【地球圖書館】尼安德塔人與現代人祖先的「情慾流動」之謎

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數百萬年以來,人類演化到現在只剩下單一個物種——「智人」(Homo Sapiens),但在數萬年前的史前時代,卻曾經有多種不同的古人類生活在地球上,像是尼安德塔人和丹尼索瓦人等,這些人的差異之大,曾被科學家推論是不同的物種,並認為他們不會像現代的白人、黑人、亞洲人一樣,只要雙方合意,看對眼後在一起,就能進行「基因交流」,生下有生育能力的後代。

不過在2010年,科學界對史前人類做出古基因組定序,正式揭露了尼安德塔人基因之謎——原來現代人身上都帶有尼人的基因,這證明了尼人曾經和現代人的祖先交配過,而這個結果表示,尼人跟我們今人一樣,應當屬於同一個物種,這個重大發現令不少學者大跌眼鏡!

本文摘自賴瑞和著作《人從哪裡來:人類六百萬年的演化史》,以下為摘要選文。

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人類有幾個物種?

人到底有幾個物種?套一句常用的話:這要看你如何界定「物種」。你是指邁爾生物種概念下的生物種?還是指形態學物種概念(morphological species concept)下的化石種?如果你是指生物種,那答案是:不知道。如果你是指化石種,那答案是:大約二十四種。

我們可以肯定的是,目前地球上,其他人類物種都已經滅絕,人只剩下單一物種了,那就是我們這種智人(Homo sapiens)。不管是東方人(體型比較瘦小,眼睛大多為棕色,頭髮大多為黑色),還是歐美人(體型比較高大,眼睛顏色多樣化,有藍色灰色等等,且多為高鼻深目),或是非洲人(皮膚黑褐色,頭髮有些捲曲),各有各的不同長相,但他們全都屬於智人,屬於同一個物種。

何以證明我們今人都是同一物種?很簡單,用邁爾的生物種概念(見第一章)。不管是東方人、西方人或非洲人,還是白人或黑人,只要雙方合意,看對眼,全都可以互相自然交配,並生下有生育能力的後代(這點很重要)。既然彼此可以進行基因交流,沒有生殖隔離,所以我們今人都是同一個物種。

史前時代的「人與人的接觸」之謎

長久以來,人類演化史上的一大懸案,便是智人在大約六萬年前,走出非洲,來到歐亞大陸時,他們有沒有跟當時還住在歐亞的尼安德塔人交配過?過去數十年,這懸案無解,因為沒有證據,只有各家的猜想。

2010年,懸案終於解開了,而且證據確鑿。德國馬普演化人類學研究所所長,古基因學家帕玻(Svante Pääbo)的研究團隊,在這年5月的《科學》(Science)期刊上,發表了研究報告,揭露了尼人之謎,成功為尼人的整個古基因組做了初步定序,讓世人驚訝。2014年初,帕玻團隊以一個在阿爾泰山脈洞穴發現的尼人女性腳趾骨,再為尼人做了更詳細、全面的基因組定序。2017年,又為一個在克羅埃西亞洞穴發現的尼人女性遺骨,做了高覆蓋率的基因組定序,獲得了更多尼人的基因訊息。

帕玻團隊和其他科研人員,把尼人的基因組,拿來跟現代人的比對,發現今天歐洲人、亞洲人和其他非洲大陸以外的人,他們竟帶有百分之一到百分之三尼人的基因。這就證明了,尼人曾經和現代人的祖先交配過,雙方有基因交流,而且還產下有生育能力的下一代,所以才能把他們的基因,遺傳到我們今人身上。

這意味著什麼?這表示,尼人跟我們今人一樣,應當屬於同一個物種,令不少學者大跌眼鏡!今後,我們是不是應當把尼人,改列為智人的一個亞種?

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基因分析得知:我基因有你 你基因有我

按照邁爾的生物種概念,能夠自然交配,並且能生下有生育能力的下一代,就是同一個物種。尼人曾經和我們的祖先交配過,以致我們今天幾乎每個智人身上(非洲人除外,見下段文字),都還帶有尼人的基因。這不就證明,雙方沒有生殖隔離嗎?雙方都有性的吸引力,可以自然交配。雙方也完成了基因交流:我基因中現在有了你,你基因中也有了我。你我不就是同一個物種嗎?

還有一個很好的旁證。帕玻的研究團隊發現,今天非洲人的基因,沒有尼人的基因。因為尼人的活動範圍,是在中東,後來擴散到西亞和歐洲,在大約三萬年前滅絕,但從未到過非洲,未曾和非洲的智人交配過,沒有基因交流,所以今天的非洲人,自然也不會帶有尼人的基因了。

不過,這一點需要釐清,因為2020年2月,美國普林斯頓大學一支研究團隊,利用一種新的基因分析法,發表了一項最新研究,顯示非洲人其實普遍帶有尼人的基因。這不是因為尼人曾經到過非洲,而是因為那些在近東等地居住的現代智人,跟尼人交配後,其後代重返非洲。這些後代的後代又跟本土非洲人交配,結果便把他們身上已有的尼人基因,傳給了非洲人。

出現新人類:丹尼索瓦人

帕玻團隊還有一個重要的貢獻。他們意外地在西伯利亞阿爾泰山脈丹尼索瓦(Denisova)洞穴出土的一個小女孩手指骨中,發現了一種新人類,其基因不同於尼人,也不同於現代人。團隊以出土洞穴,將她命名為丹尼索瓦人(Denisovan)。東南亞及大洋洲三十三個族群的基因中,有部分遺傳自丹尼索瓦人。今天的藏族人,很可能也從丹尼索瓦人那裡,遺傳到一個叫EPAS1的基因,讓他們可以適應高山缺氧的生活。這意味著,丹尼索瓦人很可能是一個廣泛散居在整個亞洲(包括現今中國)和東南亞的物種。

尼人、丹尼索瓦人與現代人是同一個物種?

問題是:尼人、丹尼索瓦人是否跟現代人(智人)屬同個物種?帕玻本人對這問題不願正面回答。美國《科學》期刊的記者吉朋斯(Ann Gibbons)去採訪他時,他說:「我想,爭論什麼是物種,什麼是次物種,都是徒勞無用的學術行為。」所以他不願把他團隊發現的新人類,定為新的人類物種,只稱之為丹尼索瓦人了事,刻意不給他取個物種學名。他說:「為什麼要表明立場(定物種)?這只會引發更多的爭論,然而又沒有人可以做最後的判決。」

然而,吉朋斯去採訪美國威斯康新麥迪生分校的分子人類學家霍克斯(John Hawks)時,他卻很明確地說:「他們互相交配過。我們就叫他們同個物種。」但也有一些學者,不認為尼人和智人是同一個物種。

專門研究物種形成的康恩(Jerry Coyne),在他的部落格中,對這個物種問題有相當詳盡的討論,值得一讀。他的結論說,他同意霍克斯的看法:尼人、丹尼索瓦人和我們現代人,都是同個物種(智人)的成員。

尼人有不少化石在歐洲出土,透露他們的體型不同於現代人,腦甚至比現代人還大,但他們依然可以跟現代人的祖先完成基因交流。這顯示,尼人和智人原本屬於同一個物種,交配時可能正處於漫長的分化過程當中,但又還沒有完成分化,還沒有產生徹底的生殖隔離,還可以進行交配,所以還屬於同一物種。

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如果尼安德塔人與現代人基因交流?

過去,科學家、科幻作家和歷史小說家,常在幻想,如果有辦法讓一個尼人復活,讓他去跟一個現代女子交配,會產生什麼樣的「愛情結晶」?什麼樣的「怪胎」?其實,這樣的「實驗」早已經做過了。早在五六萬年前,在中東地區和歐洲,尼人男子就曾經跟不少智人女子交配過。智人男子也曾經跟不少尼人女子交配過,其結果就是現代智人男女,都帶有百分之一到百分之三的尼人基因,並沒有產生什麼「怪胎」。

尼人和智人交配,雖然可以產生有生育能力的後代,但最新的兩項研究卻也揭示,他們交配孕育的後代,其生育能力比較低,特別是男性。這也顯示,尼人和智人並非「完美的配偶」。雙方正處於即將分化的邊緣,快要走向生殖隔離了。

有一個問題是,尼人據所知不曾到過東亞,何以現今的東亞人,包括中國、印度日本朝鮮半島以及東南亞和大洋洲人,仍然帶有約百分之一到百分之三的尼人基因?古基因學家的解釋是,智人是在西亞地區和尼人交配,而這些智人的後代又繼續擴散到東亞,所以也把尼人的基因帶給東亞人。尼人的基因遺傳給現代智人,有什麼影響?科研人員目前正在積極探討這個問題,發現的影響有好有壞。好的比如「能幫助現代人較快地適應歐亞大陸較冷的環境」,壞的則如「使現代人對糖尿病、肝硬化、紅斑狼瘡、局限性腸炎等疾病更加敏感,而且對吸菸更容易上癮」。

尼人基因與COVID-19重症關聯

2019年底爆發的COVID-19,至今造成全球數千萬人得重症或死亡。現代人體內的尼人基因,再次引起科研人員的注意。帕玻的研究團隊發現,新冠肺炎重症者當中,有不少人的第三號染色體有一段基因源自尼人。有這段尼人基因的現代人,比較容易染上嚴重的新冠病毒,需要住院,可能因而死亡。南亞人當中,有百分之五十帶有這段尼人基因。歐洲人則有百分之十六。

近年來,古基因研究取得不少令人驚喜的新成果。除了發現尼人曾經和智人交配過之外,也發現丹尼索瓦人曾經跟尼人以及智人有過基因交流。在晚更新世,也就是從大約十萬年到三萬年前,歐洲和亞洲同時存在著三大人類物種:尼人、丹尼索瓦人和智人,且三者之間的交往和交配相當頻繁。

史前時代的混血兒

最新的戲劇性研究發現,是在2018年8月。《自然》期刊發表了一篇報告:帕玻的研究團隊成功為9萬年前活在西伯利亞阿爾泰山洞的一個十三歲女子的化石,做了完整的古基因組定序―她的身上帶有約百分之四十尼人媽媽的基因,也帶有約百分之四十丹尼索瓦人爸爸的基因。這等於說,她從父母那邊各遺傳到一套完整的染色體―她是尼人和丹尼索瓦人交配所生的第一代混血兒英國倫敦一位人口遺傳學家史果倫特(Pontus Skoglund)說,他很盼望可以見一見這個女子。「在那些基因組被定序過的人當中,她可能是最令人著迷的一個。」

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