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觀察者網對話王軻:全球人群基因組填上“最后一塊拼圖”,能解答人類起源了嗎?
日前,東南亞基因組計劃宣布構建了目前最完整的東南亞人群基因組變異數(shù)據(jù)集—SEA3K,全球人群基因組研究填上了“最后一塊拼圖”。就相關問題,觀察者網科普作者岑少宇對話了復旦大學生命科學學院人類學系青年研究員王軻。
觀察者網:東南亞基因組計劃是人類基因組研究的一大進展,對于分析人類的演化過程,也有很重要的意義。但長期以來,一些人批評分子生物學方法比較的位點太少,那么如今的基因組計劃,是否早已解決了這一質疑?
王軻:如今的基因組計劃運用二代和三代測序技術,實現(xiàn)了對全基因組全面覆蓋,位點太少的質疑可以打消了。
與高通量測序技術同時發(fā)展的,還有一整套生物信息學工具和方法,用于分析、比較人類的諸多基因。所利用的原理包括用生物信息學工具識別基因里的變異位點,再將個人或群體的變異位點進行統(tǒng)計學分析,比如計算頻率、估算群體間相似度與差異。還可以通過對變異位點進行功能注釋,進而推斷這些變異是否影響一些基因功能、疾病等等。
觀察者網:還有人不斷宣傳稱,分子生物學基于“分子鐘”的假設,需要設置DNA變異速率恒定、所有變異都會保留等“不靠譜”的前提,但這些質疑,是不是出自某種誤解?例如變異速率恒定問題,“嚴格分子鐘”已經是老黃歷,“松散分子鐘”“隨機本地分子鐘”等就允許速率差異甚至局部變化。那么東南亞基因組計劃是不是已超越了這些常見的“刻舟求劍”的質疑?
王軻:東南亞基因組計劃中所用的全基因組推測方法(PSMC)基于經典的溯祖理論,其理論框架本身就假設有些遺傳譜系會因為遺傳漂變的緣故在進化中消失,并非有人所稱的變異都會保留等“不靠譜”的前提。
群體遺傳學的經典假設模型認為,群體有效產生后代的大小是有限的,在基因代代相傳過程中,基因位點能否傳遞給下一代具有隨機性,在演化中有些位點會隨機丟失,這就是遺傳漂變??繑?shù)學推導可以證明,它們必然會在有限群體中隨機消失,而不是做的一個假設。
基因譜系消失的概率也可以依據(jù)群體的有效大小,結合一些數(shù)學公式來進行統(tǒng)計建模計算。例如假設當代人群體有效大小Ne,那么其中兩個基因譜系源自同一祖先的概率是1/2Ne,找不到共同祖先的概率是1-1/2Ne。立足當代這個時間倒推,每一代其實都是這樣子,有一些基因譜系具有共同祖先譜系,而另外一些沒有,隨著一代一代這樣向上溯源,我們每一代的譜系數(shù)量在減少。由于遺傳漂變中基因信息傳遞的隨機性,每一代都有基因譜系在消失。
觀察者網:Y染色體能夠體現(xiàn)父系的變化,而線粒體可以體現(xiàn)母系的變化,所以一直都很受關注,之前就有論文探討過東南亞地區(qū)的Y染色體。但對于Y染色體、線粒體等測序結果的解讀,包括時間先后等,為何往往會有差異?
王軻:這涉及剛才提到的突變速率問題。一般來說,學界認為Y染色體、線粒體以及常染色體中的突變速率是不同的,基于不同數(shù)據(jù)所推斷的演化速率因此也可能存在區(qū)別。鑒于突變速率是我們做出演化先后順序推斷所用到的基本假設,所以在用不同類型基因信息估算時可能確有一些差異。
基于單一視角的論斷可能會忽略人類/生物演化的復雜性,將復雜多維度的生命演化旅程過度簡化為單一的分類學。還是呼吁大家辯證地看待問題。
觀察者網:在與人類演化相關的問題上,具體而言,東南亞基因組計劃首次在東南亞土著人群中發(fā)現(xiàn)了丹尼索瓦人多次基因滲入的遺跡。請問丹尼索瓦人和現(xiàn)代智人有什么聯(lián)系?近些年國內還產生了“連續(xù)進化附帶雜交”的理論,有的人會把1-3萬年前的山頂洞人納入其中,以及約70萬-20萬年前的北京人,甚至包括更早的約170萬年前的元謀人,這些有沒有DNA證據(jù)?
王軻:丹尼索瓦人是我們現(xiàn)代人類的近親,我們同屬于人屬,并共同生活過很長一段時間,沒有生殖隔離,和我們人類之間有過混血兒。這些有充分的DNA證據(jù)。
中國最早的有分子DNA證據(jù)的古人是4萬年前的田園洞人,對于“連續(xù)進化附帶雜交”理論中所依據(jù)的更早時間的化石,尚未有古DNA數(shù)據(jù)。
東南亞人群基因組計劃一期SEA3K的主要發(fā)現(xiàn),右上即丹尼索瓦人基因滲入的示意 《自然》雜志
觀察者網:之前確實有論文稱,4萬年前的田園洞人具有明確的東亞人基因,但被一些人在宣傳“現(xiàn)代中國人起源于本土”時拿來做證據(jù),這是否靠譜?
王軻:4萬年前的田園洞人與現(xiàn)代東亞人有較近的遺傳關系,但并非直接的遺傳祖先。
在田園洞人古DNA研究中,同時也報道了這個個體與一個比利時3.5萬年前個體也有一些共有基因,但這只能說明早期亞歐人之間有復雜的遺傳交流歷史。人的全基因組序列有32億個堿基對,將部分共享的遺傳位點作為證據(jù)并不具備說服力。
就像剛才所說,我們目前沒有更早的DNA數(shù)據(jù),來檢驗東亞直立人和現(xiàn)代東亞人之間的基因連續(xù)性,但古人類學家對于元謀人、山頂洞人等的骨骼形態(tài)有更多研究。元謀人是直立人,他們生活的時期通常被認為早于我們現(xiàn)代人類生活的時期,可能有一段時間的重疊。古人類學家過往發(fā)表的工作中認為,山頂洞人具備現(xiàn)代人形態(tài)特征,但較現(xiàn)代中國人具有更多原始性。
觀察者網:確實在形態(tài)方面,有人總結過不少特征,其中之一是“鏟形門齒”。但去年李輝教授介紹過,“東亞猿人門齒的淺淺的鏟槽,與現(xiàn)代中國人普遍的深深的鏟槽,是完全不同的基因突變造成的”,“東亞的鏟形門齒‘流傳有序’恐怕是一種誤讀”。
有些人主張,一兩個特征也許是巧合,如果面孔扁平、鼻額角較大、鼻梁扁塌、眼眶呈長方形等特征集中出現(xiàn),就會讓“連續(xù)進化”的可信度大大提高。那么,這些現(xiàn)象是否真的存在?每一個都能像“鏟形門齒”那樣,得到科學的解釋嗎?
王軻:這個問題其實問到了表型特征出現(xiàn)的原因,以及遺傳因素能在多大程度上解釋表型的形成。
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本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯: 陳軒甫 
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