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Science:遗传学研究为欧洲人追根溯源

来源:生物360 / 作者:koo / 2013-10-16

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Science:遗传学研究为欧洲人追根溯源

长期以来,现代欧洲人的祖先一直被认为是近东农民,然而两项最新研究结果却完全颠覆了这一观点。

欧洲农业的传播体现在古老骨架中遗传标记的频率变化上。

很少有进化过程是简单的。欧洲农业的传播就是一个例子。大约 8500 年前,世界上第一批农民从近东地区穿过如今的希腊和保加利亚涌入欧洲。之后,这些所谓的新石器时代革命的先驱者接管了欧洲的每个区域,渐渐取代了生活在那里的狩猎采集者,后者最终在 2500 年后到达了欧洲西北部遥远的角落。在这种场景下,现代欧洲人的 DNA 大多可以追溯到当初的近东农民。

然而,上周发表在《科学》(Science)杂志上的两篇论文却使用史前骨架中的 DNA 完全颠覆了该场景。其中一篇论文提到,欧洲的农业经历了一系列断断续续和反复的过程,这导致现代欧洲人很少有第一批农民的基因特征。另一篇论文在线发表,聚焦于一个史前地下墓穴,指出农民和狩猎采集者邻近生活了几个世纪。

英国哈德斯菲尔德大学的遗传学家 Martin Richards 称,这两篇论文“与大量农民取代了欧洲狩猎采集者的表面模型相悖”,反而展示了一个长期和烦琐的过渡过程。这种复杂的扩散模型表明“我们在 20 多年前对古代 DNA 的猜测得到了证实”,他补充称:“这最终提供了史前人口遗传学的一些信息。”

20世纪70年代,在现代欧洲人中寻找第一批农民遗传标志的研究人员发现了现代欧洲人与古代近东农业文明相关联的线索。不过,现代人的基因并不能提供全部信息。同时,尽管最近更多的古代 DNA 研究显示了复杂的过渡过程,但是它们多集中于局部地区。

四次大型迁徙

目前,一个由德国美因茨大学古遗传学家 Guido Brandt 和澳大利亚阿德莱德大学古遗传学家 Wolfgang Haak 带领的研究团队提出了一个泛欧洲的观点。他们建立了一个比过去的研究大 10 倍的古 DNA 数据集。研究人员提取了德国 Mittelelbe-Saale 地区 25 个站点的 364 个人的线粒体 DNA (mtDNA ),该地区在 7500 年到 3500 年前存在至少 9 种古代文明。基于骨头和文物之间的关系,该团队将具体的基因标记与许多文明(大多数是农民和一些动物饲养者)建立了联系。

他们还加入了从欧洲和亚洲古代骨架中提取出的 198 个 mtDNA 样本,以及现代欧洲人和亚洲人的 68000 个 mtDNA 序列。该数据允许研究团队追踪 mtDNA 遗传标记(被称为单倍群)的分布和频率,并梳理出4个所谓的人口迁移事件——重塑欧洲遗传景观的大型迁徙。(由于 mtDNA 仅能从母亲遗传,因此它揭示了女人的发展历史。)

Science:遗传学研究为欧洲人追根溯源

最古老的一次迁徙是农民首次进入欧洲,当时线纹陶器文化(LBK)的拥有者种植谷物、养牛并制作陶瓷,他们在约7500年前从近东迅速涌入欧洲。

第二次迁徙开始于约 6000 年前,欧洲中部的农民蔓延至斯堪的纳维亚半岛,在那里他们与狩猎采集者混合生活,逐步产生了漏斗颈陶文化。这些人是非常有才华的动物牧民,不过还是会继续狩猎和捕鱼。约 1000 年后,有着农民和狩猎采集者混合基因的农民从斯堪的纳维亚半岛迁徙回到欧洲东部,使基因谱系进一步复杂化。

约 4800 年前的第三次迁徙,将另一批农民从东方带到了中欧。而在 4500 年前的第四次迁徙中,伊比利亚半岛钟杯战斧文化的农民使用着金属工具,涌入了欧洲大陆中心。研究团队指出,这两次迁徙极大地影响了现代遗传多样性。只有 30% 的现代欧洲人携带着最早的农民基因标记;而后来人口流动的基因标记现在占主导地位。

不过,美国普林斯顿大学考古学家 Peter Bogucki 质疑 mtDNA 是否能产生如此清晰的人口迁徙图景。他认为,人们可能并没有以紧密团体的形式迁移,小股的迁移者也许在大范围内有着“模糊”基因标记的累积效应。

不管是哪种方式,新石器过渡时期似乎都是一个长期、非线性的过程。Haak称,有时农民会向土著的狩猎采集者学习如何在欧洲的不同环境中生活,它“伴随着许多试验和错误”。

长期的邻居

最近的研究表明,当时的农民和狩猎采集者会互相影响。第二篇新论文使用德国西部哈根市附近一个洞穴中发现的新数据,发现在一些情况下,这两种人群是长期的邻居。自2006年以来,人们已经在该洞穴发掘出两个层面的数百块古代人骨。最古老的可追溯至11200年到10300年前,属于中石器时代狩猎采集者。另一个层面的人骨可追溯至 5900 年到 4900 年前(在该地区出现农业很久之后),被认为属于新石器时代的农民。

德国美因兹古藤堡大学古遗传学家 Ruth Bollongino 及其同事,对 5 个中石器时代和 20 个新石器时代骨架的 mtDNA 基因组部分或全部基因组进行了测序。与意料中一样,所有中石器时代的人们属于单倍群U,是典型的欧洲狩猎采集者。8个新石器时代的骨架显示出典型的农民基因标记,但是另外 12 个也属于单倍群U。

这些带有明显中石器时代基因标记的“新石器时代”的人们究竟是谁?Bollongino和同事分析了骨架的氮和碳同位素组成来了解其食物。他们随后又有了惊人的发现:新石器时代的农民显然食用了食草动物,而拥有单倍群U的人们却没有,他们食用大量鱼类。于是,该团队推断,单倍群U人群属于狩猎采集者,而不是农民。

事实上,Bollongino 指出,在 LBK 农民进入该地区后,渔民们将其截然不同的生活方式保留了 2000 年。“该研究提供了最好的直接证据,证明这些人群不仅有不同的生存模式,而且在农业引入后,有不同生活的祖先曾共同生活了很长时间。”瑞典乌普萨拉大学遗传学家 Pontus Skoglund 说。

研究人员目前正在忙于下一批研究:使用古老的核 DNA 以了解男人和女人在断断续续的进化过程中都在做些什么。

原文检索:

Michael Balter. Farming's Tangled European Roots. Science 11 October 2013; DOI: 10.1126/science.342.6155.181

Guido Brandt , Wolfgang Haak, Christina J. Adler, Christina Roth, Anna Szécsényi-Nagy,Sarah Karimnia, Sabine Möller-Rieker, Harald Meller, Robert Ganslmeier, Susanne Friederich, Veit Dresely,Nicole Nicklisch, Joseph K. Pickrell, Frank Sirocko, David Reich, Alan Cooper, Kurt W. Alt, The Genographic Consortium. Ancient DNA Reveals Key Stages in the Formation of Central European Mitochondrial Genetic Diversity. Science 11 October 2013; DOI: 10.1126/science.1241844

Ruth Bollongino, Olaf Nehlich, Michael P. Richards, Jörg Orschiedt, Mark G. Thomas, Christian Sell, Zuzana Fajkošová, Adam Powell, Joachim Burger. 2000 Years of Parallel Societies in Stone Age Central Europe. Science, October 10 2013; DOI: 10.1126/science.1245049

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