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郭纯:100年前在中国寻找“人类起源亚洲”的证据,中外怎么合作?
1929年10月,随着北京冬天的到来,周口店遗址当年的发掘工作即将进入尾声。截至10月中旬,研究人员在80英尺的垂直面上,已经在4个不同的堆积层中发现了中国猿人的牙齿和破碎骨片。刚从北大地质系毕业、担任新生代研究室的技师裴文中向上级要求“可以再干上一两个星期”,他的上级做出了让步;没想到,12月2日,裴文中从周口店第1地点发掘出了一个完整的头盖骨。经步达生和德日进鉴定,这是一个北京猿人的头盖骨,且其在形态上比1924年在东非发现的南方古猿更接近人类。而且,周口店遗址除了“北京猿人”的人骨遗存外,还伴随出土了大量加工石器和用火遗迹。这一发现轰动了世界:这是最早被认定能制作工具和用火的远古人类,且直立人这一重要的人类演化阶段因其而确立。
除此以外,“北京猿人”的重要性还在于,他出土的周口店遗址拥有远不止一个时期的人类遗存:周口店第4地点出土的早期智人化石,龙骨山顶部山洞出土的山顶洞人则是晚期智人的代表之一,一条从“直立人”到“早期智人”、再到“晚期智人”的完整人类发展脉络在此展开。
1929年,裴文中抱着加固后的头盖骨。
因此,自20世纪30年代以来,很多专家深信“北京猿人”就是中国人的祖先。比如,1934年步达生因病去世后,接替他工作的德国犹太裔人类学家魏敦瑞(Franz Weidenreich)就提出了“连续进化附带杂交”的假说。这种假说认为,中国的古人类是连续进化的,并且进化出了共同的特征,比如北京猿人就与现代中国人有一些共同的特征:头骨正中央的矢状隆起、下颌圆枕、铲形门齿等。
这种理论的影响极大,直到20世纪80年代分子生物学对其提出了挑战。由于DNA研究技术的突破,分子生物学迎来巨大进展。1987年,夏威夷大学的坎恩(Rebecca Cann)以及加州大学伯克利分校的斯托金(Mark Stoneking),宣布了一项惊人发现:在对全球147例个体样本的线粒体遗传物质(mitochondria DNA,简写为mtDNA)进行分析后,发现所有样本均属于非洲特有样本类群的衍生支系。也就是说,就母系而言,各个区域的现代人并不是由同一区域的直立人进化而来,而是散布到全世界的非洲现代智人的后裔。
这一惊人发现的关键在于线粒体DNA的特性:它只通过母系遗传,父系线粒体DNA对下一代完全没有影响。因此,线粒体DNA的类型不会因繁殖而产生改变。一个族群的每一代总有些女性不育或者没有女性后代,其线粒体DNA的形态因而失传。经过许多代之后,这种偶然性的淘汰就会只留下一种线粒体DNA类型——也就是说,整个族群后裔的线粒体DNA都与原族群某个“幸运”的女性同型。反过来说,就线粒体DNA的遗传而言,则作为后裔的每一族群必然有一位“共同的祖母”即“夏娃”存在。这一特性使得它在追溯母系血统和研究人类迁徙历史时具有独特的优势。
另外,线粒体DNA数量庞大,它在古代DNA提取中表现出了较高的稳定性,成为从化石或古代遗骸中获取遗传信息的首选目标。1997年,德国马克斯·普朗克研究所的研究人员从尼安德特人骨骼中成功提取出线粒体DNA,而现代人身上并没有这种线粒体DNA,因此现代人类并非从尼安德特人中演化而来。
中国科学院昆明动物研究所孔庆鹏研究员从2003年起,先后系统地分析了数千个东亚个体的线粒体DNA基因组序列数据,结果揭示东亚所有已鉴定的母系世系均源于非洲,未发现任何源自中国本土直立人的母系遗传贡献。
进入21世纪后,分子生物学对Y染色体DNA研究的逐步深入,这也为“走出非洲假说”提供了新的有力证据。人类Y染色体DNA大小是线粒体的三千多倍,蕴含着更丰富的群体遗传信息。另外,Y染色体的结构也很有特点,它由拟常染色体区和雄性特异区组成,其中雄性特异区不与同组染色体发生重组,被称为非重组区,在父系遗传中能很好地记录传代过程中所产生的突变。同时,Y染色体理论上的有效群体大小是常染色体的四分之一,对群体的遗传漂变事件非常敏感,能够提供更加丰富的群体历史信息。
直立人从非洲向欧洲大陆扩散的主要路径和时间 取自吴秀杰《中国发现的主要直立人头骨化石》(2019年)一文
根据Y染色体的这些特点,美国斯坦福大学的研究者于2000年就绘制出了比较完整的全世界人群Y-DNA系统发育树,再次将人类的祖先追溯到了非洲,并推测出了现代人大致的迁徙路线。中国学者对现代东亚人群的遗传物质检验证明了这一理论。
1999年,中国科学院昆明动物研究所宿兵研究员检测了东亚人群样本中Y染色体非重组区的19个遗传标记,认为东亚地区现代人起源于非洲,并从南方进入东亚,而后向北迁徙。2000年,复旦大学的金力教授团队扩大了采样范围,对东亚地区的12127份男性随机样本的Y染色体进行遗传标记分型研究。这些样本包括了所有的语系、大部分民族,甚至偏远地区的隔离群体,证明了从父系遗传来看,现存东亚人群都是走出非洲的现代人的后裔。
尽管DNA研究“人类起源”的证据看上去“板上钉钉”,但“走出非洲假说”也面临着很多问题。其中最重要的是,这种假说无法解释东亚地区出土的大量古人类化石,且基本是连续发展进化的,如果现代东亚人完全来自非洲,那么这些“本土”的晚期智人何去何从?他们被彻底灭绝了吗?
另外,由于在推算现代人何时走出非洲的时间上,采用的校准工具不同,会产生较大误差。一般推测现代人是在10万年前走出非洲的,但是世界多地已经发现了早于10万年的现代人化石,如何解释这中间的时间差?这些都还需要更多的分子遗传学证据来证明。
人类演化关键阶段 (https://shire.science.uq.edu.au/showcase/evolution/,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邢松研究员翻译)
德日进无从知道21世纪分子生物学对研究“人类起源”问题的方向性修正,但这一终极问题确实促使他形成了自己的哲学思想。早在1926年10月15日,他就写道:“在学术上,我一直对地质学上的技术研究感到有趣,因为在地质学上还有许多等待解决的问题。但是,特别在这一两年来,我却逐渐把史前史的研究转到现代人性的问题上来。我逐渐发展出一个颇为清晰的念头,认为人乃是大地现象的极致,他就是地质过程和伟大生命之流的巅峰。换句话说,我发现了地质学的人性发展……”
1938年,德日进在此基础上开始撰写他最有名的作品《人的现象》。在这本书中,他试图从地质学发现出发,大胆提出关于宇宙、生物、人类、精神逐层进化的论点,近而发展出一整套基于进化论的宇宙观和人类观。1941年,他将此书稿投给了罗马的机构出版,希望教会能认可其观点,但遭到了拒绝,教会拒绝此书出版。1946年,德日进从中国回到法国,迎接他的不是祖国学术界的热烈欢迎,而是失业的危机。
作为耶稣会会士,德日进在古生物学中获得的成就,以及他在《人的现象》中表现出来的“进化论”的哲学思想,被教会高层认为是危险的,因此希望他不再从事相关研究和教学工作。为了获得更宽松的学术环境,德日进决定前往美国。1951年,他移居美国,继续自己的研究。1955年,德日进去世;同年,《人的现象》一书终于获准出版。
英国生物学家赫胥黎在《人的现象》英译版的前言中写道:“我们人类,包含了地球无垠的前程”,探索人类,就是在了解“这无垠的前程”,而德日进的贡献,就在于他用“知识和仁爱”让人们增加了对这一“前程”的了解,这就是对“人的现象”的升华。
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