我们祖先曾与尼安德特人混血
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从数十亿现代人的DNA中，科学家发现我们的先人曾与尼安德特人以及其他灭绝的人类亲戚杂交。
戴维·赖克是哈佛医学院的遗传学家，他重绘了人类的物种家族树。他认为，离现在不到70万年前，现代人和尼安德特人从一个共同的祖先分离开来。人类逐渐分支为非洲人、亚洲人和欧洲人，进而分成更小的种群，如新几内亚人或印度洋上偏远的安达曼群岛上的居民。赖克又在代表尼安德特人的线条下增添了一个名为“丹尼索瓦人”的分支，这是遗传学家刚在几年前发现的一个旧石器时代的谱系。
在过去的15年里，赖克已经研究出多个精确的统计方法，从我们的DNA中归纳还原出历史本貌。通过这些方法，他透露，可以追溯到几十万年前人类与其他物种之间发生的令人羞赧的联系。
大约20万年前，我们的祖先在东非进化，然后迁徙到亚洲和欧洲。在迁徙的路上，他们沿海岸线前行，翻山越岭，遇到了尼安德特人与人类其他的亲戚。在这段时间里至少有一次，他们之间发生了性关系。
我们对这些相遇后让人感兴趣的细节并不明了，也许此后有一天赖克和其他科学家能够填补这些空白。赖克已完成的研究十分明确地显示，杂交是人类进化过程中的一大特征。数十亿人的DNA中有相当大一部分来自于尼安德特人和其他古老的人类亲戚。今天，这些基因对于我们的健康可能产生重要影响。
赖克说：“在人类的历史中，我们与远亲之间的混交是经常发生的。”事实上，他预计将有更多杂交的证据浮出水面。可能还有其他尚未发现的类似人类的生物潜藏在我们的基因组里。
DNA的新启示
1992年，当赖克刚进入大学时，科学家获知的人类进化史绝大多数来自于化石。当时人类学家已经形成了共识，即智人是在非洲进化，然后迁移到其他大陆的，在那里他们与人类的亲戚一起生活了一段时间。
支持“走出非洲”模式的古人类学家认为，尽管尼安德特人分布于欧洲的大部分地区，但是今天的欧洲人并不是从他们中产生的。尼安德特人是从一个古老的古人类中单独进化出来的，然后，大约3万年前他们消失了。今天的欧洲人不是尼安德特人的后裔，而是来自于非洲的移民。
一种能够揭开人类历史之谜的新方法产生了，遗传学家学能对DNA的小片断进行排序，并且对那些来自于不同个体的碎片版本进行比较。它对于以上观点予以有力支持。
20世纪80年代中期，已故遗传学家艾伦·威尔逊和分子遗传学家丽贝卡·卡恩收集到范围极广族群的人的基因样本。他们的研究集中于在细胞中发现的一种香肠状结构的DNA，也就是所谓的“线粒体DNA”。
线粒体DNA是极不寻常的，因为它从母亲的身上遗传给孩子时几乎不会改变。当一个女人的线粒体DNA发生变异时，她的孩子也将继承变化，从而在她的后代中留下一个遗传标记。
新的基因研究结果强有力地支持“走出非洲”模式。在过去几个世纪，卡恩和威尔逊充分利用“线粒体DNA以相对稳定的速度发生变异”这一事实，通过计算在各种人群中发生的线粒体DNA的突变，估算出彼此之间分化用了多长时间。他们发现，现存人类身上所有的线粒体DNA都来源于一个共同的祖先——一位被称为“线粒体夏娃”的母亲，她生活在大约20万年前的非洲。
由于一代又一代逝去，杂交的迹象也变得越来越微弱。
赖克来到牛津大学攻读遗传学博士学位，时间就在卡恩和威尔逊发表研究成果的几年之后。赖克开始学习如何分析人类DNA，从而更多地了解人类是如何在非洲出现的。
1997年夏天，赖克从实验室的长椅上稍事休息，腾出手来尝试新闻工作，为《经济学家》写了一篇短文，阐述了德国莱比锡遗传学家斯万特·帕博的调查结果。帕博在马克斯·普朗克进化人类学研究所工作，他的团队刚刚从一位4万年前的尼安德特人化石中提取出了DNA。
研究者们从尼安德特人的肱骨上刮出一个辣椒籽大小的骨片。他们把它浸入化学品，使其去除DNA之外的其他任何分子。它的确含有大量DNA，但其中许多都来自于在骨头孔上居住的细菌。撇开微生物的DNA后，尼安德特人线粒体DNA中只剩下379个碱基对。
帕博及其同事把尼安德特人、人类和黑猩猩线粒体DNA的同一段进行了对比。相比黑猩猩，尼安德特人的DNA与人类更加相似，但它仍然与亚洲人、非洲人和欧洲人有着很大区别，后三者彼此之间的基因片段则十分相似。
这个结果似乎证实了“走出非洲”假说。如果尼安德特人是现代人类的祖先，那么你会想到他们的线粒体DNA会更像欧洲人。然而帕博的研究表明，尼安德特人的DNA并不存在于现代人类中。
然而帕博研究的只是尼安德特人基因组中一个微不足道的部分。后来，赖克帮助帕博一起研究它的全部，这个完整的故事变得复杂了许多。“我想事实结果可能是，不仅帕博是错的，我也同样犯了错。”赖克说。
检测古老关系
在尝试写作之后，赖克发现自己还是更喜欢科学，于是他决定回归科学。就在那时，他的研究取得了决定性转变。当时，大多数遗传学家正在寻找重建不同人群历史的方法，例如追踪凯尔特人扩散到英国的踪迹，或者追踪土著美国人的历史。
但是，赖克想知道的是，当这些群体彼此相遇后到底发生了些什么。尽管他们大多数会保持独立，但有一些人也有可能发生。赖克猜测也许能从现代人类的基因组和那些古老人群中找寻到这方面的证据。
检测这些迹象并不容易。试想一下，两个人分别来自于这个世界相距遥远的地方——例如，女人来自西班牙，男人来自波利尼西亚——两人结婚，并生下一个女孩。女孩出生时携带23对染色体：一组来自母亲，一组来自父亲。母亲的染色体满载着遗传标记，直指她的西班牙血统。同样，来自她父亲的DNA明白无误地指向波利尼西亚人。但随着女孩的卵子不断生长，她的DNA被混合了。现在想象一下，女孩长大后，嫁给一个西班牙男人，她孩子的DNA只有四分之一来自于波利尼西亚人，波利尼西亚人的DNA将会被切碎成更小的片段。代代相传之后，杂交的迹象将变得更为模糊。
尽管面对挑战，赖克仍认为，检测杂交是很重要的，它可能揭开人类被隐藏的历史，甚至可以揭示人类易患某些疾病的原因。
是否有可能，欧洲人与亚洲人有一点尼安德特人的DNA？
为了找到杂交的证据，赖克接受了一个更大挑战——复原印度人的整个民族历史。今天，12亿人生活在印度，其文化多样性是惊人的：该国共有2000个少数民族，每一张印度钞票必须用15种语言来印刷。
赖克想看看印度人的DNA是否包含起源于同一人的线索。他们是否都来自于同一祖先，或者是否能够把不同的祖先群体传续下来的DNA区分开来？
针对每个人的DNA，科学家们共调查了56万个位点，对每个印度人的相同位置进行了比较。研究人员还与印度以外群体的数据进行了比较，包括欧洲人和非洲人。
赖克及其同事们利用电脑编程对这几百万个数据进行了透彻分析。然后，由电脑构建出一系列可能存在的家谱树，并估算每棵树如何更好地解释在印度各地发现的遗传变异。2009年，科学家们报告称，印度人DNA的大部分可以追踪到两个祖先群体。一个群体来自于印度洋安达曼群岛，他们大约在4万年前到达印度次大陆，而后其后裔约在几千年前发展成占印度人口最多的族群。
此后，第二个族群在次大陆上出现了，他们与欧洲人的祖先密切相关。当两个族群相遇后，他们之间开始通婚，基因继而混合在一起。现在在一些民族中，DNA几乎已完全混合。但在遥远的北部和印度次大陆的南部，基因混合得很少。
这一发现让赖克深明人类历史中杂交的重要性。他说：“你可能会认为，现在我们生活在特殊时期，但是，我们在历史上一直频繁地与人类的远房亲戚混血。”赖克及其同事们采用的用来探讨印度人历史的统计方法，对其项目——解释人类和尼安德特人之间的远古关系，真可谓至关重要。
自从赖克在1997年写了那篇关于尼安德特人DNA的文章后，帕博一直努力获得更多基因方面的研究成果。到2010年，他和同事们构建了尼安德特人基因组的粗略草图，它包含了30多亿个碱基对中的60%。
有了几千倍以上的数据，帕博现在可以回到人类和尼安德特人如何产生联系这个问题上了。但是，为了让如此巨量的DNA真正发挥作用，他需要与研究种群关系方面的专家共同工作，于是他找到了赖克。
我们血液里的尼安德特人
2007年，赖克及同事们开始分析帕博收集到的尼安德特人基因组。他们通过采用与对印度人基因相类似的独特方式进行研究，把尼安德特人和人类、黑猩猩相对应位置的每个基因都进行了比较。甚至有一次，他们曾尝试找到最有可能解释进化史的证据。
赖克说，“我们先假设人类和尼安德特人没有混血。”毕竟，这是1997年帕博通过检查一段微小的线粒体DNA而得出的结论。当他找到较大的线粒体DNA时，仍得到了相同的结论。
赖克及同事们检测了尼安德特人的大部分基因，再次支持了帕博的早期研究结论。换句话说，所有的人类版本相互类似度超过人类与尼安德特版本的类似度。然而，此后其电脑却开始“吐出”一些奇怪的结果。
与非洲人的DNA相比，尼安德特人DNA的许多部分竟然更类似于欧洲人和亚洲人DNA的对应部分。另一方面，非洲人和尼安德特人绝不可能有同样的类似，其他人类更排除在外。那么，欧洲人和亚洲人会含有一小部分尼安德特人的DNA吗？
赖克说：“由于我们对这种结果持怀疑态度，所以每当发现混血的迹象时，便非常努力地将之去除。”
现在的亚洲人和欧洲人中，平均有2.5%的DNA来自于尼安德特人。
然而他尝试了一年，却无法真正排除混血的痕迹。最后，赖克和同事们只好得出结论：尼安德特人曾与人类。他们估计，现在的亚洲人和欧洲人DNA中平均有2.5%的尼安德特人基因。他们不得不抛弃纯粹的“走出非洲”模式，转而接受“走出非洲和逐渐认识尼安德特人”模式。
由于非洲人不携带尼安德特人的DNA，所以人类肯定是在走出非洲后才与尼安德特人混血的。赖克及其同事的研究结果，可以帮助我们推测杂交发生的时间和地点范围。很可能在大约5万年前或更早以前，走出非洲的人类在近东遇到了尼安德特人；二者混血后，带有尼安德特人基因的人类后代继续将领地扩大到欧洲和亚洲。另一种可能性是，杂交时间更晚。由于尼安德特人生活范围广阔，从西班牙一直到俄罗斯都有他们的踪迹，所以当人类与尼安德特人相遇后，二者可能在数个地点发生了。
人类和尼安德特人没有合并成单一的人种。虽然今天的亚洲人和欧洲人DNA有2.5%来自尼安德特人，但这仍属于很小的一部分。两位来自瑞士的遗传学家马蒂耶斯·库拉特和洛朗·埃思考菲正在研究需要多大频度的杂交，才能最终导致今天的人类中有这么一小部分DNA来自尼安德特人。他们得出的结论是：一个尼安德特人和一个人类每30年生育一个孩子。
除了这些粗略的轮廓，故事很快又变得模糊。显然，混血所产生的混合型儿童必须被人类文化所接受。但是，我们不能判断这些结合到底是人类和尼安德特人之间发生暴力战争时的行为，还是尼安德特人的某些个体在人类社会中受到欢迎而导致的。
赖克希望能找到更多的线索来完善这个故事。他要解决的问题是，尼安德特人的基因是如何进入人类的？究竟是人类男性与尼安德特人女性，还是相反情况呢？
“其实有一个办法来研究基因的流向。”赖克说。女性有两条X染色体，而男性有一条X和一条Y染色体。如果尼安德特人的女性与人类男性，他们的孩子都将得到一个X染色体。反之，如果男性是尼安德特人，他们将能提供一个X染色体给自己的女儿，但却不能给儿子。
假设赖克发现来自尼安德特人的DNA在人类X染色体中异常的低，那么它可能说明是尼安德特人的男性让人类的女性怀了孕；相反，如果尼安德特人的DNA在人类X染色体中是高比例，则将表明另一种情形，即尼安德特人是我们的远曾祖母。为了弄清到底是以上两种情形中的哪一种，赖克和同事们正在加紧研究。
其他远亲
2010年的一个晚上，赖克与帕博及一些同事在莱比锡的啤酒花园一起吃饭。他们完成了对尼安德特人基因组的研究。现在，帕博有更多的新闻带给赖克。他相信，他已经找到了另一种灭绝的古人类DNA。
帕博还与俄罗斯的古人类学家合作，在西伯利亚一个名叫丹尼索瓦的山洞里挖掘化石。这个洞穴填满了千万年前形成的石化遗骸，有些看上去是尼安德特人，有些似乎是人类。
俄罗斯人把尸骨标本运到德国，帕博的博士后约翰内斯·克劳斯开始研磨搜索DNA。绝大多数标本已经只剩下细菌的基因。可是，当克劳斯找到一个5万多年前死去的女孩的小指尖端骨头时，一切都改变了。
这件标本布满了DNA。当克劳斯对一个小样本进行测序，他立即看到它既不太像尼安德特人，也不太像人类。它属于一种未知的古人类。帕博及其同事称这个年代久远的女孩为“丹尼索瓦人”。
赖克立即加入该项目，他和同事们采用与尼安德特人DNA相同的方法来研究新基因组。总体而言，丹尼索瓦人的基因和尼安德特人最接近，但基因组中有许多突变，这些在人类和尼安德特人中都从未发现过。丹尼索瓦人的祖先很显然是从尼安德特人的祖先中分离出来的，但时间上要比尼安德特人与现代人类之间的分离近得多。
尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先可能早在几十万年前就从非洲移民过来了，我们的祖先则独留在非洲大陆上。尼安德特人的祖先一路向北，往西走到欧洲；与此同时，丹尼索瓦人的祖先却向东走，努力生存了相当长的时间，直到在西伯利亚山洞中留下小指骨。
丹尼索瓦女孩的基因给了我们一些线索，可以推测她的长相。她可能有黝黑的皮肤、棕色的眼睛和棕色的头发。在5万年前后的某一天，丹尼索瓦人突然消失，就像他们的表亲尼安德特人一样。
既然知道人类和尼安德特人杂交，于是，赖克及其同事们便在现代人类的基因组中仔细查找丹尼索瓦人的DNA。他们从两个群体的基因组中发现了，一个来自新几内亚，另一个来自于附近的布干维尔岛，这两个群体中多达5%的DNA来自于消失的丹尼索瓦人。
在5万年前的某一天，丹尼索瓦人突然消失了，就像他们的表亲尼安德特人一样。
这个结果促使赖克和同事们对人类DNA进行更广泛的调查。他们在非洲人中找不到一丝丹尼索瓦人的DNA痕迹，也没能在欧洲人和中国人中找到，然而却在澳大利亚土著人和菲律宾的马曼瓦人基因组中找到了。马曼瓦人身材短小、皮肤黝黑，早就引起了人类学家的好奇，因为他们和西太平洋大部分居民的长相迥异。赖克说：“丹尼索瓦人可能跨越成千上万英里，从西伯利亚苔原北部，一路到达了东南亚潮湿的丛林。他们比尼德安特人的活动范围更大。”
古老的DNA，现代的健康
当尼德安特人和丹尼索瓦人遇到现代人类时，他们的基因已各自演变了几十万年。他们的DNA今天仍然可能影响数十亿现代人类的健康，这是因为他们的一些基因与人类DNA结合后可能会带来危害，例如会提高某些疾病的风险或降低一个人的生育能力。
另一方面，一些外源DNA也可能让我们受益。2011年8月，美国斯坦福大学的彼得·帕勒姆及其同事发现，尼安德特人和丹尼索瓦人的一些免疫系统基因分布广泛，欧洲、亚洲乃至太平洋岛屿都能发现。这种大分布充分表明，他们可能在抗疾病上具有一定优势。
尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA会影响我们的健康吗？赖克认为答案还不确定，因为这两支灭绝古人类的基因组草图仍有太多的漏洞和错误。但他认为他们的某些基因在自然选择中可能具有优势。“当这些人走出非洲时，他们不得不对付尼安德特人与丹尼索瓦人已经适应的周边环境。”赖克说，除了猜测为何某一特定的尼安德特人或丹尼索瓦人DNA仍然在我们的基因组里，其实我们还可以有更多想象的空间。例如，是否拥有尼安德特人DNA的人会比没有的人跑得更快？是否前者比后者更擅长于做逻辑谜题？这些疑问都是可以通过调查而得出结论的。
对于赖克而言，从尼安德特人和丹尼索瓦人基因组中得到的启示，可能只是对人类进化新认识的开始。如果有另一种古人类基因组也与人类的DNA相关，他一点也不会感到惊讶。“为什么要惊讶呢？这看上去极有可能。”他说。
证据真的在非洲出现了。亚利桑那大学遗传学家迈克尔·哈默和同事们在研究非洲人的DNA时，发现了又一个古人类的痕迹。他们发现有一个基因片段似乎与人类的DNA格格不入，它约为总基因组的2%。最好的解释是，这是大约3.5万年前另一个古人类和非洲人混血的结果。
要证实这些发现，科学家们需要找到更古老的基因组。赖克认为：“这个世界充满了像丹尼索瓦人那样的洞穴，那里肯定还存在着成千上万的古人类骨骼。”