怎么从科学角度判断你是南方人还是北方人?专家:看遗传基因

2021-03-17 15:02:13 作者: 怎么从科学角

一是古DNA研究材料少。可用于古DNA研究的人类化石、骨骼遗骸等相关材料非常稀少。尤其是南方材料更少,这是由于中国南方气候温暖潮湿,这种环境下有机质更容易被微生物降解,而土壤中丰富的腐殖质,造成土壤呈现酸性,又会严重降解骨骼中的无机质,有些骨骼已经被侵蚀得只剩下一个轮廓,甚至完全消失。在这项研究中,仅南方地区,付巧妹团队就曾经采集30多个遗址的257例古代人类样本,其中绝大多数完全不含人类古DNA。仅剩的少部分样本中的人类古DNA含量极低,使得以原有的技术条件根本难以获取有效的DNA数据以便开展研究。

二是古DNA获取难度大。样本的保存情况已无法改变,要提取到有效的古DNA,只能从实验技术入手。为了从保存极低含量古人类DNA的样品中成功获取可供分析的DNA片段,付巧妹团队进行了大量实验尝试、改进和验证,最终开发出一种高效的核DNA捕获技术。

这是一种什么样的技术呢?我们可以形象地把它比喻为“钓鱼”技术。利用人类DNA的相似性,团队利用现代人DNA设计出一种针对目标DNA的特异性、互相吸引的“探针”。这种DNA“探针”如同钓饵一般,可以将目标的古代人类DNA片段从DNA混合溶液中吸附、“钓取”出来。

应用这种共同创新的古DNA技术,团队最终成功捕获中国北方山东、内蒙古及南方福建、台湾等地11个遗址25个距今9500年至4200年间的个体和1个300年前个体的DNA。

3.古北方人对现代东亚人群产生显著的基因影响

这些古DNA数据告诉我们,在近万年前,已经明确出现两种含有不同遗传成分的人群——以距今9500年至7700年间山东个体为代表的古北方人,及以距今8400年至4200年间福建和毗邻岛屿个体为代表的古南方人,这两种不同的遗传成分被称为古北方人成分和古南方人成分。

通过比较不同时期欧亚其他人群与古南北方人群的远近遗传关系及相关遗传成分的比例,研究进一步发现,古北方人群与西伯利亚东部草原人群共享祖先成分,而古南方人群与东南亚人群共享祖先成分。同时,古北方人成分与古南方人成分在南北方人群之间发生了流动和变化,使得他们的遗传差异和分化程度逐渐缩小。

在新石器时代早期,也就是距今9500年至7500年间,古南方人成分主导着南方地区,古北方人成分主导着北方地区。直到新石器时代晚期,也就是距今5000年至3000年间,仍是如此。

不过,距今8300年至7700年间山东人群的基因组中已经发现有古南方人成分;同样的,8300年前的台湾海峡亮岛1号个体也发现含有少量的古北方人成分。这表明在新石器时代早期,南北两地的人群已经开始存在融合与互动,由此产生基因上的双向影响。

而后,距今4800年至4200年间的福建和毗邻岛屿人群,显示含有更多的古北方人成分,这表明到新石器时代晚期,南北人群的融合与交流进程出现强化趋势。

但是直到现在,南方人群中的古南方人成分整体比例下降非常多,多到有些甚至以古北方成分占主导;而北方人群仍是以古北方人成分占主导。研究推测,在新石器时代以后,可能出现黄河以北人群大规模地向南迁徙,使得古北方人成分大量传播、扩散到南方,由此对南方人群产生显著的基因影响。

整体来看,中国人群在南北地域之间的演化和互动历程,反映出我国近万年来人群的基本连续性,也就是说这些人群的演变更多是由于内部的基因流动所带来的变化,并没有受到大量外来人群的影响。

4.南岛语系人群起源于中国大陆南方

这项研究还有一个意外的发现,南方大陆距今8400年前的福建奇和洞人,显示与太平洋的岛屿人群有着非同寻常的遗传联系。由此可见,我们的祖先向外探索的脚步,其实比我们想象的要早得多。

这又是一段怎样的历史呢?在详细讲述之前,我们需要先了解一个特殊的人群——南岛语系人群。南岛语系是现在世界上唯一主要分布在岛屿上的一个语系,包括大概1300种语言,也是世界上分布面积最广的语系之一。南岛语系人群就是指使用这些语言的人群,他们的分布非常广泛,从非洲的马达加斯加岛,到南美洲西面的复活节岛,从北边的台湾岛和夏威夷群岛,到南边新西兰广阔海域内的岛屿。

关于这一人群的起源,学术界长期存在争议。考古学研究发现台湾地区早期的考古学文化与大陆东南沿海考古文化之间具有很多共同点,这种密切联系反映出南岛语系人群的起源地可能在中国东南沿海地区。部分现代遗传学研究认为,台湾岛是南岛语系人群起源地。还有部分现代遗传学研究通过某些方法推断,东亚南方内陆是南岛语系人群起源地,却没有确凿的证据。对此,付巧妹团队的这项古DNA研究,给出了明确的回答。

这项研究获取的古南方人基因组有:南方大陆8400年前的福建奇和洞人、距今4800年至4200年间的福建昙石山人和溪头村人,及台湾海峡距今8300年至7500年间的亮岛人、4800年前的锁港人等的古基因组。通过分析研究发现,4000多年前南方大陆上的古人群与台湾岛屿上的古人群都含有8000多年前的古南方人成分,他们都属于古南方人群。

通过主成分分析,可以发现古南方人群跟3000多年前的瓦努阿图人和现在的南岛语系人群,比如台湾的少数民族(阿美族、泰雅族)因高度的遗传相似性而“聚”在了一起,而且相较于现在的南方大陆人群,明显向南岛语系人群倾斜。此外,通过结合欧亚其他地区的古代和现今人群的基因组数据,构建起系统发育关系树,可以发现不管是新石器时代早期还是晚期的古南方人,都与太平洋岛屿上的古南岛语系人群——3000多年前的太平洋西南部瓦努阿图岛民是相似人群。

这些证据表明,南岛语系人群明确起源于以中国南方福建及毗邻地区为代表的古南方人群,而且时间至少可以追溯到8400年前。

如果从更广阔的视角来看,东亚人群的迁徙在主体上呈现出“从北向南,从南向更南”的趋势。也就是说,我们可以观察到,东亚古北方人群对古南方人群产生影响,南方人群受到后期北方人群的压力后,继续向更南迁徙扩散到太平洋岛屿上。

5.沿海是亚洲人群交流的通道

这项研究还反映了一个有意思的现象。海洋不但没有对人群造成隔离,反而很有可能是当时人群互动和基因交流的一个非常重要的通道。