人类与尼安德特人的史前互动：基因解密背后的故事

2010年的发现表明早期人类和尼安德特人曾经杂交，这是科学领域的一枚重磅炸弹——这一遗传遗产自此被发现对现代人的生活起着重要作用，影响着昼夜节律、免疫系统功能以及一些人对疼痛的感觉。

然而，科学家们惊奇地发现，要拼凑出相反方向的基因流动非常困难：两组人之间的融合是如何塑造了大约4万年前灭绝的尼安德特人的。

在一项新技术的帮助下，一项新研究描绘了一幅更清晰的画面。

这项分析于7月12日发表在《科学》杂志上，表明这两群人在过去25万年间多次交换了DNA，阐明了尼安德特人是如何消失的，并可能改写了我们的人类祖先何时离开非洲以及如何离开非洲的故事。

普林斯顿大学刘易斯-西格勒研究所教授、该研究的资深作者约书亚·艾基说：“迄今为止，大多数遗传数据表明，现代人类25万年前在非洲进化，在接下来的20万年中一直待在原地，然后在5万年前决定离开非洲，并继续在世界其他地方安家。”

艾基说：“但遗传学本质上对不会给当代人留下祖先的任何事情都视而不见。我认为这篇论文很酷的一点是，它提供了关于这些非洲人外流的遗传见解，而这些见解是我们以前无法看到的。”

研究结果表明，非常早期的人类历史是复杂的，而且现代人类很可能与尼安德特人和包括神秘的丹尼索瓦人等其他类型的古人类互动得比我们以前认为的更加频繁，因为我们作为物种出现于大约25万到30万年前。

通过比较数据库中的DNA序列，科学家们可以重建不同种群或物种之间的关系，并且由于遗传变化在一代人的过程中以稳定的速度发生，因此遗传学家可以计算出两组交换DNA之间的时间——就像分子钟上的刻度。

研究发现，人类离开非洲，与尼安德特人相遇并在三个阶段杂交：大约20万到25万年前（就在第一批人类化石在非洲出现后不久），另一次是10万年前，最后一次是在大约5万到6万年前。

最近一次的事件广为人知，并于2010年首次被发现，当时诺贝尔奖获得者、遗传学家斯万特·帕博对第一个尼安德特人基因组进行了测序。然而，新的研究表明，前两次浪潮与第三次浪潮有显著不同，后者是一次席卷全球的大规模迁徙，最终导致现代人类居住在世界各地。

科学家们发现，尼安德特人基因组中智人的DNA百分比在20万多年前可能高达10%，并且随着时间的推移而减少；平均而言，为2.5%至3.7%。

去年发表的一项类似研究确定了大约25万年前两组人相遇的遗传痕迹，但智人DNA对尼安德特人的贡献约在10万年前是一个新的发现，未参与该研究的加州大学伯克利分校遗传学家和博士后研究员劳里茨·斯科夫说。

他通过电子邮件说：“但似乎可以肯定的是，人类和尼安德特人的历史比我们之前想象的要复杂得多。”

根据这项新研究，在这两次早期的杂交浪潮中，尼安德特人种群吸收了人类基因，后代留在尼安德特人群体中。

艾基说，这些早期的交配事件是由小群先锋智人迁徙（但没有在非洲外建立牢固的立足点）造成的，在现代人类种群的基因库中留下了很少的记录，但对尼安德特人基因组产生了重大影响。

他补充说：“我认为最简单的解释是，这反映了当时种群数量的变化。”

艾基解释说：“起初，（早期）现代人正在逐渐离开非洲，而尼安德特人种群足够大，他们基本上可以将这些最初的人类分散及其基因吸收进尼安德特人种群。”

然而，当智人大约在6万年前从非洲离开进行一场持久的全球性迁徙，与智人-尼安德特人相遇所产生的后代却在现代人类种群中长大，他们的基因特征保留在人类基因库中，影响着我们今天的生活。

研究中，研究小组使用机器学习技术对三名尼安德特人的遗骸进行了解码和测序，这些遗骸的年代可以追溯到5万到8万年前，并发现于三个不同的地点：克罗地亚的文迪亚，以及阿尔泰山中的丹尼索瓦洞穴和恰吉尔斯卡雅洞穴。然后，研究人员将这些数据与2000名现存人类的基因组进行了比较。

艾基说：“我们开发了一个框架来确定是否发生了人类向尼安德特人的基因流动，估计尼安德特人基因组中有多少现代人类序列，并识别携带......现代人类序列的尼安德特人基因组中的特定位置。”

伦敦自然历史博物馆人类进化研究负责人克里斯·斯特林格说，有一些智人的化石可能反映了该物种早期不太成功地从非洲迁徙到中东和欧洲。

这些遗迹包括21万年前在希腊南部阿皮迪马洞穴发现的智人化石，以及在以色列遗址斯库尔和卡夫泽发现的遗骸。在以色列发现的化石具有“原始特征”，如较大的眉毛、较平的头骨和可变的下巴。

斯特林格说：“我将（这些）特征解释为（从）更原始的非尼安德特人祖先那里保留下来的特征，但它们也可以是尼安德特人基因流动的标志，而且也许现在应该根据这项新工作重新审视这些特征。”

艾基指出，这项研究中确定的种群动态可能是4万年前尼安德特人消失的一个主要原因。研究人员的分析表明，尼安德特人种群当时的规模比先前认为的要小20%。

艾基说：“人类种群规模更大，就像海浪拍打在沙滩上一样，最终侵蚀了尼安德特人”，而尼安德特人基因库可能在最后一次杂交浪潮中被吸收到人类种群中。

他补充说：“灭绝是一个复杂的过程，所以我认为我不会武断地说这是唯一的解释......但我认为尼安德特人被吸收进人类种群可能在相当程度上解释了尼安德特人消失的原因。”

斯特林格表示，他同意最后阶段的杂交可能导致了尼安德特人灭绝，随着尼安德特人DNA进入更大的人类基因库，尼安德特人种群变得更小、多样性更低。

斯特林格说：“我认为这是一个重要观点。” “从与智人的杂交中刨除尼安德特人遗传多样性的增加，也显著减少了它们的有效种群规模，这进一步证明，即使没有来自不断扩大的智人种群的竞争，晚期的尼安德特人可能已经是一个濒危物种了。”

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