日前，英國《自然》雜志評出十位“中國科學(xué)之星”，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員入選，因為她幫助重新書寫了歐洲最早的現(xiàn)代人類的歷史，并希望用古人類遺骸的DNA改寫亞洲的史前史。

那么，付巧妹等人做的工作究竟是什么？本版特約相關(guān)研究者向讀者做一介紹。

從尼安德特人基因含量下降入手

今年5月2日上線的《自然》文章《冰河時期的歐洲人群歷史》中，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員與來自美國、德國、意大利、愛爾蘭、西班牙等國同行，共同發(fā)表了一篇關(guān)于冰河時代歐亞人群遺傳演化的綜合研究文章，繪制出一幅關(guān)于冰河時代歐亞人群的遺傳圖譜，首次揭示了舊石器時代晚期歐亞地區(qū)完整的人口動態(tài)變化情況。

雖然目前已知現(xiàn)代人類——智人是唯一存活至今的人類成員，但是根據(jù)目前的考古研究結(jié)果顯示，在遠(yuǎn)古時代，地球上存在過數(shù)量不少的古人類。在學(xué)術(shù)上，一般可以根據(jù)演化階段的不同將人類區(qū)分為古人類和現(xiàn)代人類。在智人誕生的時候，能人、魯?shù)婪蛉?、匠人和海德堡人已?jīng)成為了歷史。在歐洲，尼安德特人已經(jīng)生活了10萬年，丹尼索瓦人與尼安德特人分離，開始遠(yuǎn)征中東之旅。這些古人類很可能與現(xiàn)代人類的祖先生活過一段時間，并可能與現(xiàn)在人類祖先存在一定的基因交流。

時至今日，除非洲人外，其他現(xiàn)代人類的基因組中大概都有2%左右的尼安德特人的基因。研究人員發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代人中的尼安德特人基因含量在很短的時間里存在急劇的下降，可是基因含量下降的原因還是未解之謎。是不是尼安德特人與現(xiàn)代人類的祖先在這個時期就存在一定程度的交流？該研究就從這個時期的古人類化石入手。

末次盛冰期的嚴(yán)寒中發(fā)生了什么？

在距今2.5萬至1.4萬年前，地球上出現(xiàn)了嚴(yán)峻的末次盛冰期，這是末次冰期中氣候最為惡劣的階段，歐亞大陸上覆蓋著厚重的冰層，氣溫極其嚴(yán)寒。在這一時期，大陸上的植被發(fā)生更替，很多動物如我們熟悉的猛犸象、披毛犀都走向了滅絕的末路。然而，這個階段卻是人類進(jìn)化過程中的關(guān)鍵階段。在這一時期，歐洲大陸上先后出現(xiàn)了的奧瑞納文化、格拉維特文化、馬格德林文化。這些都屬于歐洲大陸上的早期原始文化，具有能夠?qū)κ鬟M(jìn)行加工和利用等遺址特征，并產(chǎn)生了原始的藝術(shù)。這些聚集的原始人類是如何度過漫長嚴(yán)峻的冰期的？

有一個典型的例子是烏克蘭黑海北部出現(xiàn)的格拉維特文化，其特點是擁有能生存在寒冷北方的新技術(shù)，就是在沒有樹木的大草原上用猛犸象骨骼作為框架搭建帳篷。當(dāng)然，當(dāng)氣候環(huán)境進(jìn)一步惡化，大面積土地被冰層覆蓋，有的冰層達(dá)5公里厚，主要影響了歐洲中部和西北部地區(qū)。海平面比今天低，海岸線比例也不同。平均氣溫比現(xiàn)在低10至12攝氏度，氣候比現(xiàn)在更干旱。陸地上遍布著耐旱草種和沙丘，即使具有御寒的工具和技術(shù)，北歐也不適宜人類居住，因此，原始人類進(jìn)行了大規(guī)模遷徙，在南歐尋找避難所。在這一過程中，不同文化間的人類是否出現(xiàn)了交流，不同文化間的相似性是不是由于早期交流產(chǎn)生的？主要推動力是技術(shù)的傳播還是人群遷徙？大范圍的氣候波動如何對早期人類進(jìn)化產(chǎn)生影響？這些問題都是很吸引人的未解之謎。

創(chuàng)新的古DNA技術(shù)可在沙中淘金

在之前很長一段時間，古人類學(xué)相關(guān)研究主要是通過對現(xiàn)生人群的遺傳變異做溯源推導(dǎo)，這主要是由于利用傳統(tǒng)技術(shù)從古人類化石上提取DNA進(jìn)行測序分析具有極大的難度，一方面受制于DNA的保存狀況，另一方面也難以從支離破碎的基因片段中獲取有意義的信息。

值得欣喜的是，在本研究中，研究人員使用創(chuàng)新的古DNA技術(shù)將古人類DNA與大量來自土壤細(xì)菌的DNA相區(qū)別和分離，使得含量很低的人類DNA能夠辨識提純出來，從而成功富集了大量的細(xì)胞核DNA。該研究也為受困于大量微生物DNA混淆與污染的古代樣品分析開辟了新的道路，使得動態(tài)研究多個個體成為可能。

在這項研究中，涵蓋了歐亞大陸上51個距今45000年至7000年間的個體，包含了上述提到的主要文化遺址(奧瑞納文化、格拉維特文化、馬格德林文化)的樣本。

3.7萬年前人類才和今天歐洲人有共同祖先

通過新技術(shù)對這些樣本的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)，新石器時代之前的歐洲人群歷史非常復(fù)雜，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，歐亞大陸最初出現(xiàn)的現(xiàn)代人，對當(dāng)代歐亞人的基因庫并沒有明顯的貢獻(xiàn)。只有到了約3.7萬年前，歐洲大陸上的人類才開始和今天的歐洲人存在共同的祖先。

其次，從3.7萬年前到1.4萬年前的古人類，所有的個體似乎都是從一個單一的祖先種群發(fā)展而來，目前沒有實質(zhì)性的證據(jù)表明有其他地方的基因進(jìn)來。有趣的是，在不同的格拉維特文化遺址中發(fā)現(xiàn)的個體，彼此并不存在更近的遺傳聯(lián)系。這表明，如果這種文化的相似性不是巧合，那么，它的傳播動力可能反映了技術(shù)的傳播，而不是人群的擴(kuò)散。

研究人員通過比較4.5萬年前至今的已滅絕古人類尼安德特人和現(xiàn)代人的基因組，發(fā)現(xiàn)尼安德特人在歐洲人群里的基因含量在很短的時間里下降了1.5到3倍。然而在距今3.7萬年至1.4萬年間，歐洲人群相對單一，目前沒有實質(zhì)性的證據(jù)表明有其他地方的人類基因摻雜進(jìn)來。因此在這個時間段里，尼安德特人的基因含量的降低并非是因為其他人群的混合而稀釋了尼安德特人的基因含量。更可能的解釋是自然選擇，在漫長進(jìn)化過程中尼安德特人基因中的不適于現(xiàn)代人生存的部分被自然選擇去除了，從而使得尼安德特人的基因含量隨著時間在這群有著單一祖先人群中降低了。比如會使生存率降低的致病基因，一個典型的例子是高頻率出現(xiàn)在東亞地區(qū)的二型糖尿病風(fēng)險與尼安德特人基因存在相關(guān)關(guān)系。

冰河時期歐洲人都是暗色皮膚棕色眼睛

研究人員還發(fā)現(xiàn)，比利時距今3.5萬年的個體不同于歐洲早期其他分支，它所代表的人口并沒有消失，它的后代在1.9萬年至1.4萬年前后再次擴(kuò)散。這可能代表著在冰期后期從歐洲西南部來的難民進(jìn)一步在大陸上尋找棲息地，進(jìn)行人類群體的擴(kuò)張，這個過程對冰期結(jié)束之前的人群進(jìn)化有很大貢獻(xiàn)。

而始于1.4萬年前的所有歐洲狩獵采集個體均表現(xiàn)出與近東人群的親近性(1.4萬年前的歐洲個體無此特點)，與冰期之后的第一次顯著變暖時代有很大關(guān)聯(lián)。因此，1.4萬年前歐洲人群的變化間接反映了歐洲內(nèi)部與外界人群在冰期末期的遷移和融合。一個可能的場景是，在末次冰期后期，來自歐洲東南部或亞洲西部的難民在歐洲擴(kuò)散，他們共同影響了歐洲和近東人群的遺傳歷史。

與我們?nèi)粘ＵJ(rèn)知不同的是，在很長的一段時間，冰河時期的歐洲人都是暗色的皮膚和棕色眼睛。一直到1.4萬年前后藍(lán)色眼睛才開始大量出現(xiàn)在歐洲人群中，而白色的皮膚則在7000年前后大量出現(xiàn)。

歐洲人群在3.7萬年至7千年前之間可能發(fā)生多次人群更迭，其復(fù)雜程度并不亞于新石器農(nóng)業(yè)給歐洲人群帶來的影響;相關(guān)結(jié)果填補(bǔ)或修正了相關(guān)人類演化的過程細(xì)節(jié)，極大地推動了歐亞地區(qū)人類演化研究。