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古DNA揭示美洲人的“根” 万余年遗传史浮出水面

时间:2018-11-17  来源:新浪科技综合  作者:新浪科技综合浏览:  评论:  条  加入收藏

来自巴西亚马孙河流域的苏瑞人携带着澳大拉西亚血统的痕迹,现在证实其祖先是在10400年前到达南美洲的。

来自巴西亚马孙河流域的苏瑞人携带着澳大拉西亚血统的痕迹,现在证实其祖先是在10400年前到达南美洲的。

来源:中国科学报

大约1.3万年前,古人类在美洲迅速扩张。而且,这个故事延续了数千年,人类在北美和南美之间进行了数次大规模迁徙。然而,并没有文献记录下这些历史。

几十年来,科学家只能笼统地描述美洲人的历史演变情况,但这些古老人类何时以及如何分布在这片大陆上一直成谜。

近日,发表在《细胞》和《科学》的两项独立研究称,研究人员利用最先进的古代DNA研究方法,分析了来自美洲各地的大量新样本,万余年的美洲历史画卷正徐徐展开。

实际上,“人类在美洲的定居过程是非常复杂的”,《科学》论文第一作者、丹麦哥本哈根大学地质遗传学研究中心的José Víctor Moreno Mayar告诉《中国科学报》记者。

该研究描摹出美洲祖先变迁的大致轮廓。美洲原住民分裂为古代的贝林加人和其他美洲原住民,后者又分裂为南北美洲原住民分支。后来,南印第安人向南扩张,北印第安人向北迁移。“但这只是粗略轮廓,美国原住民的人口历史要复杂得多。”Moreno Mayar说。

此外,“新研究在为从北美洲到中南美洲的人口流动提供新见解的同时,还确定了中南美洲两个先前未知的基因流事件。”《细胞》论文通讯作者、德国马普学会人类历史学研究所考古遗传学部研究员Cosimo Posth在接受《中国科学报》记者采访时表示。

样本更丰富

新研究涉及的数据包括64个新测序的古代DNA样本,它们跨越了从美国阿拉斯加州到巴塔哥尼亚的广阔区域,记录了1万多年的遗传历史。阿拉斯加大学考古学家Ben Potter说:“这些样本的数量非常惊人。”

在此之前,只有6个来自美洲的超过6000年的基因组被测序。堪萨斯大学人类遗传学家Jennifer Raff直指,研究者用来解释美洲人演化的遗传模型被过度简化了。

为填补美洲人演化的空白,《科学》杂志论文通讯作者、哥本哈根大学进化遗传学家Eske Willerslev领导团队与美国内华达州法伦·帕尤特—休休尼部落开展了合作。

该部落一直在努力保护在内华达州Spirit洞穴中发现的具有10700年历史的遗骨,并抵制破坏性的基因测试。

“我们与土著社区和地方政府协商,对骨骼材料进行DNA提取和遗传分析。重点是试图减少抽样过程的破坏性,同时获得宝贵的遗传信息。我们采用了最新的技术,以便从如此古老的标本中提取出真正的古代DNA。”Posth说。

Willerslev将Spirit洞穴的数据加入到另外14个新的完整基因组中,这些基因组样本来自从阿拉斯加到智利的10700年前到500年前的时空范围内。

另一方面,Posth及哈佛医学院人口遗传学家David Reich团队同期在《细胞》发表了更大数据集。

“我们的工作使这些地区可获得的古代基因组数量涨了大约20倍,让我们对美洲土著历史有了更全面了解。”Reich说,“这个更广泛的数据集揭示了北美、中美和南美的共同起源,以及北美和南美之间两种此前未知的基因交换。”

“印第安人确实起源于美洲,作为一个具有遗传和文化独特性的群体,他们绝对是这个大陆的原住民。”Raff说。从某种意义上说,那些在冰原南部旅行的人分成了两组——“南部美洲原住民”和“北部美洲原住民”。

复杂的迁移

这些基因证据揭示了人类在美洲的复杂定居过程,南北美洲首批定居者的人群动态无法用简单的人口模型或播散模式进行解释。

之前的基因组研究提出,首批美洲人是在近2.5万年前与其西伯利亚及东亚祖先分道扬镳的,并在大约1万年后分成不同的北美和南美人群。然而,首批美洲人的扩展仍是一个有争议的话题,仅通过分析当今人口难以理解。

Moreno-Mayar提到,尽管遗传学上已经证明美洲人祖先在更新世末期通过白令陆桥来到这里,但关于美洲最初是否还有其他族群仍有争议。“这个论点是建立在对早期人类遗骸(古美洲人)形态学分析的基础上,我们对这些遗骸基因组进行了测序,并发现它们与现代本土美洲人的关系最为密切。”他说。

对此,Moreno-Mayar和同事对跨越南北美洲的15个远古美洲人(他们中的6个距今超过1万年)的基因组进行了测序。这些结果揭示了美洲人口扩张和多元化的复杂画面。

“美洲人迁移的经典模式是南北运动,在这种运动中,一些人定居在一个地区后就会留下来,而其余的人则会继续迁移。”Moreno-Mayar 说,“我们的新研究显示,从北到南的第一次迁移是非常快的,它不像树枝分叉,更像一种辐射,其中种群迅速分化。”

此外,研究显示,这些早期居民经多样化后成为不同的人群,其中有些人群是先前未知的,仅见于遗传记录。“在北美北部的冰川向南移动之前,这里生活着许多美洲土著族群,但我们以前没有从基因上记录下来。”Willerslev说。

而且,不同人群似乎有进一步的接触,这些接触既在局部范围内发生,也在长距离范围内发生。研究人员表示,有趣的是,在晚更新世(距今约11700年)存在一个只在南美洲显现的具有澳大拉西亚人血统的人群。

而这些遥远样本之间的基因相似,也描绘了令人惊讶的历史画面。一名来自蒙大拿州的12700年前的安吉克儿童,与狩猎猛犸象的克洛维斯文化有关。而这一联系可能与两个先前未知的基因流事件有关联。

未知流动成纽带

Posth等人分析了49个古老样本的DNA,这些个体的时间跨度约为1万年,生活范围在伯利兹、巴西、中央安第斯山脉和南美洲南部,结果显示中南美洲人的祖先大多数来自至少三种不同的人流,但都起源于一个祖先血统——他们在1.5万年前越过白令海峡来到这里。

Posth告诉《中国科学报》记者,研究结果显示,几乎所有中南美洲人的祖先都来自同一个族群,尽管这个族群在传入南美洲之前就已经多样化了。“由于之前研究使用的DNA证据主要基于现代人,这些多基因流动事件无法被察觉,我们的研究突显了古代DNA数据的力量。”他说。

第一个基因流事件将智利、巴西和伯利兹11000年前到9000年前的最古老人群,与美国最古老个体联系在一起。这表明,克洛维斯人的遗传祖先进一步向南扩展。但他们至少在9000年前被另一种世系所取代,这使南美洲多个地区的人口保持了长久的连续性。

第二次不为人知的人口迁徙,让秘鲁南部和智利北部居民的遗传祖先与来自加利福尼亚河间岛的远古个体有了关联。“这可能与考古记录中该地区当时的人口膨胀有关。”Posth说。

另一方面,Moreno Mayar提到,该团队研究受到了基因序列的限制。人类至少在14600年前就存在于美洲,但研究中测序的最古老基因组只有10700年历史。“因此,只有获得更古老基因组,我们才能得到更多的直接证据。”他说。此外,研究人员表示,在北美中部和东部的抽样记录中发现了一个巨大的缺口。“这些论文不是最后的结论。”Posth说。

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