探究人類的起源問題

1、探究人類的起源問題【摘要】生命科學史上最受人類注視的莫過于人類自身的起源問題。而關于人類的起源，有兩個問題，原始人類的起源和現(xiàn)代人類的起源。對于前者，達爾文在進化論中早已提出，人是由 靈長目動物猿進化而來，并大膽地推出出人類最早的祖先來自非洲；而對于現(xiàn)代人類的起源，“單一起源論”與“多地區(qū)起源論”的爭論一直還在持續(xù)之中。本文主要記述了當前對于現(xiàn)代人類起源問題的兩個學說的內容和思想，和自己在了解和學習這些理論中的問題和想法?！娟P鍵詞】智人尼安德特人 北京人線粒體DNA Y染色體非洲【正文】出于對進化論的信仰，從小我們就被教育人類是從猿進化而來，所以對這個問題早已失去了探索的好奇，最近看了一些書籍

2、資料和當今科學界對這個問題的一些看法，特別是對于 現(xiàn)代人類起源的兩種對立的理論。這激起了我強烈的好奇心，難道北京人不是我們的祖先嗎？ 那些支持現(xiàn)代人類起源于非洲的科學家們又是如何論證他們的理論？有什么證據(jù)嗎？如果北京 人不是我們的祖先，那他們又去了哪里？ ”帶著這么多問題，我搜集了很多資料，包括網絡資料，書籍和一些名人訪談錄。在開始對現(xiàn)代人類起源問題的探究之前，我首先了解了整個人類的起源過程。達爾文在人類起源 與性選擇一書中將進化論應用于人類，提出人類由猿進化而來，并大膽地推測出人類最早的 起源地是非洲，當時這個理論的提出，轟動了全世界，更觸犯了神學對上帝的敬仰，沒有人愿 意相信自己是猿猴的后

3、代。還記得老師上課提到的：有位猶太人婦女，在聽說了自己是猿的后 代之后，當場暈了過去。在那樣一個時代，我不能不佩服達爾文將自己的這個理論公眾于世的 勇氣和對科學的執(zhí)著，科學很多時候都是對權威和權力的挑戰(zhàn)，而正是科學家們這種大無畏的 精神，才使得我們的科學不斷地發(fā)展進步，而不是被信仰、權威所束縛。進化論的提出，雖然 觸犯了神學，但也同時啟發(fā)了一大批科學家投入研究，不管他們的目的是為了證明這個理論是 真的還是假的，科學的腳步又向前邁了一步，不是嗎？在一代又一代科學家的發(fā)現(xiàn)，研究和整理過程中，他們都同意了達爾文的理論，并將原始的人類進化過程分為能人，直立人一一猿人，智人。而在其中，制造工具和腦容量

4、的擴增是人類最大的特征，也是劃分上述三種過程的標準。記得曾看過一部名為智人的電影，通過還原的方法，以記錄片的形式，講述了根據(jù)現(xiàn)有的發(fā)現(xiàn)所推測出的關于人類史前文明的故事：在四十萬年以前，一個非凡的種群加入到了這個世界，他們是智人，我們的祖先。他們翻山越嶺，不斷改變自己以適應環(huán)境的每一處細微變化。他們學會了種植農作物、馴化動物，修建村莊，改善環(huán)境，人類成為動物王國中最強大的種群，他們在想象的世界中遨游，并在這個過程中發(fā)現(xiàn)了美術和夢幻的能力。但種群又是怎樣出現(xiàn)的，從哪里來的呢？八百萬年以前，這個星球突然變冷，水被凍結在地球兩極，巨大的冰蓋覆蓋了整個歐亞大陸。在北方生命必需開始適應寒冷。熱帶地區(qū)，生命

5、要和干旱進行絕望的斗爭。而在非洲大陸人類發(fā)現(xiàn)他們的森林正在逐漸消失。他們中的奧瑞恩和圖梅逐漸適應了大草原的生活，并學會了直立行走。四百萬年前，他們消失了，進化成一種更具適應性的新族群一一南方古猿。他們的后代繼續(xù)直立行走，并靠著食用耐寒的植物生存了下來，但最終他們還是滅絕了，他們無法抵抗強大的肉食動物。接下來出場的是直立人。這些會站著的人發(fā)現(xiàn)了火，他們完成了一個偉大的飛躍，直立人開始了他們征服世界的旅途。他們離開非洲，來到了歐亞大陸。在不知不覺中，一小部分男人和女人已經為現(xiàn)代人的形成做好了準備。而此時，生存了一百多萬年的直立人也逐漸地消失了。類現(xiàn)代人一一智人的時代到來了，經歷了上百萬年，他們的身

6、體逐漸苗條，前額變平，大腦容量逐漸變大，結構逐漸復雜。智人發(fā)現(xiàn)了亞洲大陸，在遷徙途中，他們的外貌有了很大變化。一萬兩千年前，全球溫度開始升高，各個大陸逐漸呈現(xiàn)現(xiàn)在看到的情況，類現(xiàn)代人開始定居生活。他們學會飼養(yǎng)家畜，史前文明結束了。而現(xiàn)代科學家和考古學家共同探究和爭論的話題就是“晚期智人究竟起源與哪里？”是由各地區(qū)的早期智人自身進化而來，還是來源于非洲智人的第二次遷徙取代了各地的直立人而發(fā)展成為現(xiàn)在的人類？較早提出現(xiàn)代人非洲起源說的是，美國的兩位科學家華萊士和威爾遜，他們在1987年分別帶領兩個實驗室通過檢測細胞線粒體DNA發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代人祖先可追溯到大約 15萬年前非洲的一個女人“夏娃”?！跋耐蕖?/p>

7、的后裔開始由非洲大陸向世界其他各洲遷移。至于其他各洲的原始人， 有一些科學家推斷他們被冰川嚴寒全部自然消滅，也有一些科學家推斷他們全被夏娃的后裔征服 并取代。關于夏娃的后裔來到中國的時間，大約是在5-6萬年前，他們來到中國定居下來，生息繁衍，并取代了原來生活在中國大陸的原始直立人。在2005年3月7日科學雜志上公布的文章里，劍橋大學的三位研究人員對現(xiàn)代人類從非洲大陸向世界其他各洲遷移的地理位置和相應的人口基因進行分析研究。結果發(fā)現(xiàn)距離埃塞俄比亞（非洲東部國家）的人與埃塞俄比亞人間呈現(xiàn)出很小基因變異性。現(xiàn)代人類開始由非洲大陸向世界其他各洲遷移的路線上，基因多樣性的特征表現(xiàn)不明顯，沒有出現(xiàn)大量的基

8、因中斷。這成為進一步證明現(xiàn)代人“非洲起源說”的證據(jù)。在很多資料中，科學家都是通過對線粒體DNA的檢測和研究獲得發(fā)現(xiàn)。除了知道線粒體DNA是母系遺傳之外，我對于它為什么能夠推測人類的起源一點都不了解。但這更促使我想要好好了解這個小小的細胞器，科學研究證明，藏于每個線粒體中的那段僅有16.5萬個堿基對的微型DNA在研究人類起源上卻有著驚人的作用。遺傳學家布恩來塞克斯發(fā)現(xiàn)線粒體中一段長度約為500個堿基的 DNA上的突變發(fā)生地特別頻繁，而這段區(qū)域并不攜帶特殊物質的編碼，在這些位點的突變都是中性的，所以能夠積累如此多的突變，他把這段區(qū)域叫做“控制區(qū)”，在控制區(qū)內有單個突變差異的兩個人可以認為是來自一萬

9、年前的同一個母系祖先，在超過6000份歐洲人的線粒體DNA樣品中，平均突變數(shù)是3個，差異最大的兩個，也只有 8個突變的距離，也就是說他們的共同生活在8萬年前，同時他們將這些基因與早前所做的波利尼西亞的數(shù)據(jù)進行對比，如果他們之間的差異達到25個突變甚至更多，那么所有的歐洲人都來源于尼安德特人 。但是對比的結果顯示，差異最大的兩個人之間只有14個突變，這說明，歐洲人與世界其他地方的人之間并沒有太大的差異，其間的差異完全不足以達到可以認為歐洲人都是尼安德特人后代的程度，今天，所有的歐洲現(xiàn)代人都只能把祖先追溯到晚近的多的移民一一那些有著輕盈骨架、先進燧石技術和精美藝術的克羅馬農人。他們的祖先沿著從近東

10、到歐洲的路程來到這里，并完全取代了本土的尼人。這對于歐洲人來說，起先是完全難以接受的，因為他們一直篤信自己的祖先是生活在本土20萬年前的尼安德特人，然而這種替代是如此的徹底，在現(xiàn)代歐洲人的基因里，甚至沒有發(fā)現(xiàn)一例尼安德特人的基因，也沒有任何這兩種人類之間雜交的證據(jù)。尼安德特人滅絕了，在歐洲，在他們所有的分布區(qū)內，被徹底的取代了。然而，看到這些研究的成果，我依然對此充滿了疑惑，僅僅根據(jù)一條含有500個堿基對的線粒體DNA片段就可以斷定人類祖先的年代嗎？難道這個區(qū)域的數(shù)據(jù)一定可靠嗎？更重要的是為什么可以推出相差一個突變的兩個個體來自于一萬年前的同一個母系祖先，這其中的突變速率又是怎么確定的呢？顯然

11、我的疑問也是所有質疑這一理論的人的問題，對于這個問題，又有科學家進行一些列的研究，安東尼奧托羅尼是一個意大利遺傳學家，多年來他用線粒體DNA環(huán)上的其他堿基序列變化作為分子標記，來替代控制區(qū)序列畫一棵新的進化樹，得出的類聚和早先塞克斯得出的 分類結果幾乎完全吻合，也說明線粒體DNA的變異確實可以用來闡述人類的起源問題。它是可靠的。但是對于突變速率的問題，科學家提供了兩種方法進行證明，一種是從一個世代到另一個 世代的直接觀察；一個是看兩個分開年代已知的群體各自累計了的突變數(shù)，從人類和黑猩猩以 及美洲土著中累計的變異估算出的突變速率彼此印證，得出的數(shù)值是在一條母系線上大約每2萬年出現(xiàn)一個突變，而兩個

12、具有一個突變差異的個體，他們所在的兩條母系均存在突變可能， 所以它們相加應相當于 2萬年，即追溯到的共同祖先的時間應對半為1萬年。更有科學家對一個突變從產生到穩(wěn)定地傳遍全身并取代原有類型時間進行數(shù)據(jù)處理和推測，證明這個時間也許 不是精確的，但至少不會錯的太離譜?？磥砜茖W家們對于這些問題早已做了充分的準備，在用先進的科學技術和遺傳知識進行研 究的時候，他們并不是單純地靠猜測或是對某一數(shù)據(jù)的完全信任。有一句話說“真理是經得起 考驗的”，這些理論是否可信，會有更多的科學家去探索，去驗證。而分子生物學對人類起源問 題的介入和研究，也會為我們帶來新的突破。但是科學家并不是考古學家，而在很多時候，考古學家

13、們并不認同科學家們的觀點。比如在現(xiàn)代中國人起源于何處這個問題上。不少考古學家堅持認為，我們的祖先就是中國本土的古 人類。中國科學院院士吳新智就是 ”本土起源”的支持者。1984年，他與美國密歇根大學的米爾福 得沃爾波夫和澳大利亞國立大學的阿蘭索恩共同提出"多地區(qū)進化學說”，認為現(xiàn)代人的祖先是在多個地區(qū)出現(xiàn)，并獨立、連續(xù)地進化成了現(xiàn)代人類。以中國為例，他以化石為材料，說明中國人類化石頭骨臉都比較扁，鼻梁是比較塌的，不像歐洲人那么高，另外眼眶大體上是長方形 的，不像歐洲很多人是圓形的。還有許多其他的特征比如眼眶外側的臉面比白種人較為朝向前 方，面部骨骼的下緣是彎曲的，鼻腔前方的開口與眼眶

14、之間的骨面是平的，上門牙呈鏟形等。大多數(shù)黃種人的上門牙從后面來看，兩邊隆起，中間微凹，就像煤球鏟子一樣，我們叫鏟形門齒。 中國發(fā)現(xiàn)的十幾顆上門牙化石，都是鏟形的?，F(xiàn)在的中國人中有百分之八、九十都是鏟形的。 反過來，歐洲現(xiàn)在的白種人絕大多數(shù)都不是鏟形的。他們的上門牙背面的兩邊是平的，不隆起。他認為這也就是中國連續(xù)進化的一個最好的證據(jù)。而他最經典的關于人類起源，特別是中國起源的研究結果可以用八個字概括“連續(xù)進化， 附帶雜交”?！罢f明在連續(xù)進化的同時，與境外有少量的雜交，所以叫附帶雜交。這種雜交在 早期是比較少的，越到晚期，因為人的活動能力強了，交往越來越頻繁了，所以到后面的幾千 年就相當頻繁了，外

15、來的基因多了以后，就把原來那樣的基因組成沖淡了。因此，中國現(xiàn)代人 的眼眶有的是長方的，有的就是圓的，或者是在兩者之間的。所以連續(xù)進化的共同特征，并不 是全部都延續(xù)到今天。有的是延續(xù)了，比如說鏟形門齒，但延續(xù)的不像原來那么多，大概百分 之八、九十，但在一部分人和一部分特征上沒有表現(xiàn)出延續(xù)?！睂τ诳茖W家對線粒體 DNA的研究成果，即人類起源于非洲，他認為，他們只是們分析了 非洲人、歐洲人、亞洲人、巴布內亞新幾內亞人的胎盤細胞里的線粒體，發(fā)現(xiàn)非洲人的基因多 態(tài)性的數(shù)量最多，即基因變異最多，其他地方的人變異沒有那么多。而根據(jù)所謂的基因多態(tài)性 多的人群它的歷史更古老， 就推出了人類起源于非洲的結論，根據(jù)

16、這些資料可以變出一個故事，二十萬年前有一個或一小群現(xiàn)代人的婦女出現(xiàn)在非洲，她的后代后來在大約 13萬年前走出非洲散布開來，完全取代了原來生活在亞洲和歐洲的古人。他不能贊同這樣的觀點。他認為我們活 人的基因變異和古人類的變異并不一樣，基因變異的轉移，消失或是其他因素都會給現(xiàn)代人基 因分析的結果帶來影響。而且他認為，不管是誰分析的這一個基因，或者這幾個基因，他做出 來的最近的共同祖先年代，就是代表他所做的這個對象（遺傳位點）而不能代表整個人體的歷 史。對于吳老先生，我很尊敬他，也很佩服他這種孜孜不倦的精神，作為一個古人類學家，為 了證明自己的理論的正確性，他還在不斷學習遺傳學和分子生物學，試圖找出

17、“單一起源論” 的錯誤之處。但是我不得不說，吳老對于“單一起源論”的抵觸，以及對于新興分子生物學的 研究的否定，是不是在很大程度上出于一種中華情結，或是一種對遺傳學沒有深入研究的結果。畢竟我們看到，從對基因和蛋白質等研究中出現(xiàn)的同樣的現(xiàn)象：長時間等于多變化，基因多態(tài) 性有它自身的科學意義，并不是平白無故的出現(xiàn)的。而他所提出的“如果中國現(xiàn)代人的特征都 是從非洲夏娃傳過來的，那為什么她留在非洲的后代卻沒有某些特征，而走到中國的后代卻出 現(xiàn)了這些特征？”的問題，用遺傳變異和環(huán)境變化，自然選擇都可以加以說明。并不能說明這 個理論的不正確性。但也許正是有這樣反對的聲音存在，才使得遺傳學對人類起源的研究不

18、斷地向前進展著。比如有人說“線粒體 DNA只是一種基因，它易受隨即波動的影響因而并不能代表人類遺傳的整體性?！睂τ谶@個問題，科學家雖然不太相信但仍然無法回答。但是這促使著他們用另外一種基因來證實他們的結論。 于是科學家們找到了另一個幸免于重組的基因所在，那就是Y染色體，相較于線粒體的母系遺傳，Y染色體基因的父系遺傳一樣具有重大的研究意義，它不受重組的介入而使信息受擾，從而成為解讀人類歷史的最好補充。因為Y染色體的巨大的基因數(shù)目和難以相信的相似性，使得科學家不得不改變研究的方法和技術，而在研究的過程中，也就附帶產 生了很多新的科學技術和研究方法。“變性HPLC ”技術便來源與其中，利用HPLC不

19、可思議的靈敏性，就如同細胞內的矯正系統(tǒng)一樣，檢測出錯配的DNA，可以對幾百個核苷的 DNA片段進行掃描，找出其中的異同點。而現(xiàn)在這個技術則廣泛應用與醫(yī)學，用來檢測由基因變異引起 的遺傳性疾病。所以我們也可以看到，在科學研究的道路上，并不是所有的結果都是正確的， 但是每一個研究都是值得的，因為在過程中，也許你會發(fā)現(xiàn)一項新的技術或是理論，其意義遠 大于原先的預期，所以我們也說“結果并不是最重要的，重要的是過程。”當然在這項研究中，結果和過程同樣重要。應用新的尋找Y染色體多態(tài)性的技術，根據(jù)Y的多態(tài)性畫出的樹形圖表同樣顯示，Y染色體的最底端的分叉在非洲！上海復旦大學科學家金力帶領的研究小組通過對 Y染

20、色體上的單核苷酸多態(tài)位點 (SNP)進行分析，他們用了一個遺傳 標記，這個標記是近幾十萬年的非洲直立人(即M168。而后，他們對東亞人群進行了大規(guī)模的遺傳分析，共分析以東亞為主的亞洲和大洋洲男性個體12127個，包括來自于中亞、北亞、東亞、東南亞和太平洋島嶼的163個人群。他們一個個去看，看他們的遺傳基因上是否有非洲人的遺傳標記。查下來的結果是，所有人的Y染色體都含有這個遺傳標記( M168。即所有人都是非洲近幾十萬年前直立人的后代。金力教授說，他們用的是排除法。也就是說，從遺傳學來 看，找不到現(xiàn)在人當?shù)仄鹪吹娜魏巫C據(jù)。在東亞地區(qū)的現(xiàn)代人對早期直立人的替代是完全的。 所以，約50萬年前的北京猿

21、人并非我們的祖先。而對于各地原始人類的去向，金力教授說，他們推測，生活于東亞的直立人和早期智人在最近一次的冰川時期，由于惡劣的氣候而絕滅。取而代之的是從非洲不遠萬里遷徙而來的現(xiàn)代 人種。 非洲移民”可能首先定居在氣候較為溫暖的東南亞地區(qū)，而后隨著冰川的逐漸消融，開 始向北擴張。世界各地的情況大致一樣，地質學的研究顯示，第四紀最后一次冰川于大約7.5萬年開始融化，逐漸向北退縮，于1.5萬年左右全部消融。由此我們看到由現(xiàn)代分子生物學技術研究的成果使得“單一起源論”的證據(jù)越來越明顯，而遺傳學和生物學的介入，也使得人類起源已不僅僅再是考古學家對化石年代和文化類型所做 的推測，而是一門更加科學的學問，我

22、們可以利用更先進的生物技術進行研究和檢測。也許現(xiàn) 在對于這個問題，我們仍然不能蓋棺定論，但是隨著科學技術的不斷提高，人類科學知識的不 斷提升，考古發(fā)現(xiàn)的不斷增加，我們會有一個更明確，更一致的答案?！疽谩繀切轮窃菏孔骺万v訊，談人類起源問題時的話整理自金力中國人來自非洲【注釋】 能人是形態(tài)特征比南方古猿進步但比直立人原始的古人類。是目前所知最早能制造石器工具的人類祖先。生活在距今約200萬175萬年前的東非和南非，考古時代相當于舊石器時代早期。能人化石最早是 1960年在坦桑尼亞奧杜瓦伊峽谷第一層中發(fā)現(xiàn)的，當時出土了1011歲小孩的頂骨、下頜骨、手骨和成人的鎖骨、手骨和足骨。1963年在第二層中

23、部又發(fā)現(xiàn)一個頭骨及附連大部分牙齒的下頜骨。1964年被定名為能人，意思是能干、手巧。能人的主要特征是頭骨比較纖細、光滑， 面部結構輕巧，下肢骨與現(xiàn)代人很相似，身高在1.40米左右。其平均腦量為646毫升，比南方古猿的平均腦量大得多。能人不僅會制作石器，還會獵取中等大小的動物，并可能已會建造簡陋的類似窩棚 的住所。甚至可能已有初步的語言。 直立人又可分為早期直立人和晚期直立人。他們已經具備了人的特征：能制造工具，能直立行走，但腦容量較智人少，頭部還保留了較多的原始性質，如直立人頭骨平扁，骨臂厚，大部分厚度達10毫米，而現(xiàn)代人常為5毫米?？羯霞勾謮眩赏怀?5毫米。生存年代大約在二，三百萬年到三，

24、四十萬年前，屬于地質學上更新世早期到更新世早期前段，相當于考古學上的舊石器時代的初期。直立人的腦子已經明顯增大，早期成員的腦量就已經達到800毫升左右，晚期成員則上升為1200毫升左右。而且，腦子不僅僅是體積增大了，它的結構也變得更加復雜并進行了重新改組，顯示出直 立人已經有了相當復雜的文化行為。大腦左右兩半球出現(xiàn)了不對稱性，顯示出直立人已經有了掌握有 聲語言的能力。 智人是目前公認的現(xiàn)代人類最近的祖先，可分為早期智人和晚期智人兩個發(fā)展階段。早期智人 原稱“人屬尼安德特種”，簡稱“尼人”。這個時期的人類與現(xiàn)代人更為接近，但仍帶有許多原始性 質：眉脊發(fā)達，前額較為傾斜，枕部突岀，鼻部寬大，頜骨前

25、突等，就腦容量而言，有超越1300毫升的紀錄， 不僅會保存天然火，還學會了人工取火。其生存年代大約距今二三十萬年到五萬年前，屬于地質學上 更新世中期后一段到更新世晚期前一段，相當于考古學上的舊石器時代中期。晚期智人原稱“智慧的 人”，簡稱“智人”，相當于以前劃分的新人階段。這個時期的人類除有某些原始性之外，基本上和 現(xiàn)代人相似額部較垂直，眉嵴微弱；顏面廣闊，下頦明顯；身體較高，腦容量大。文化上以有雕刻和繪畫藝 術，岀現(xiàn)了裝飾品。生存年代大約從五萬年前開始，直到現(xiàn)代。屬地質學上更新世后一階段到全新世， 相當于舊石器時代晚期到現(xiàn)在。晚期智人通常也叫做現(xiàn)代人，但現(xiàn)代人的概念，還是以指新石器時代 以后的人類，即距今約一萬年前至現(xiàn)在的人類為宜。尼安德特人 是岀現(xiàn)在歐洲的早期智人。直立人走岀非洲后，約60萬年前在歐洲演化岀海德堡人，海德堡人又于約 30萬年前演化出尼安德特人，簡稱尼人。名稱因其化石在1856年發(fā)現(xiàn)于德國杜塞爾多夫附近尼安德特河谷的一個山洞中而得名。尼人分布很廣，西起歐洲的西班牙和法國，東到中亞的烏茲別克斯坦，南到巴勒斯坦，北到北緯53。線。年代最早的距今達20萬年左右，最