分子人类学:常染与性染
我是文科男。文科男谈论理科题目,有点不太对,但这几年确实兴趣很高,从网络看了一些科普性质的东西,参加了国内一个分子人类学微信讨论群,学到了一些知识,感觉很有意思,再此就我的理解做一简单介绍。
人类有23对或者说46条染色体(chromosome),染色体就是基因的载体。
人类的23对染色体中,有22对染色体被称之为常染(Autosomal DNA),它们决定了人的外貌以及各种生理特点。第23对染色体被称为性染(sex chromosome ),它决定男女性别。
生物学告诉我们,遗传来自基因。22对常染,有一半来自父亲,另一半来自母亲。孩子长得像父母,是因为他们的常染基因来自父母,他们的外表与父母相似,是因为他们的常染基因与父母的常染基因相似。
孩子长得像父母,这是毋庸置疑的事实,没有人会怀疑。
相信遗传就应该相信亲子鉴定。古代的亲子鉴定是滴血认亲,那是迷信。但现代的亲子鉴定是科学,它就是鉴定常染基因,父母的常染基因与孩子的常染基因应该高度近似,亲子鉴定就是鉴定常染基因的近似度。
应该没有人会怀疑亲子鉴定的可靠性。
世界上有各种不同的种族或者说民族生活在不同的地区。不同种族民族之间外貌上就有差别,肤色不同五官特点不同等等。居住于一定地区内同一民族种族的人,外貌大致相同,而相隔比较远的不同地区的不同民族种族的人之间,外貌就不大相同。这也是常染决定的。常染基因的不同特点,造就了世界各地人种外貌的不同。所以分子人类学按照常染基因的不同特点,分别归类为非洲基因,西亚基因,南欧基因,西欧基因,东欧基因,北欧基因,南亚基因,东南亚基因,东亚基因,东北亚基因,北美基因,南美基因等等。
常染会随着不同种族之间的通婚,逐渐稀释,甚至消失。比如我们美国海一代华人带有东亚黄种人的常染基因,海二代会继承我们的全部东亚基因。但海二代如果与异族通婚,海三代的常染就只有50%的东亚基因了。如果异族通婚继续一代一代进行下去,我们带来的东亚黄种人常染就会越来越少,海四代剩25%,海五代12.5%, 海六代6.25%, 海七代3.125%, 海八代1.5625%, 海九代0.78125%......。反映在外貌上,我们的后代将会越来越不像东亚黄种人。
想不相信这个?估计大部份人都会相信的,因为这些都是直接的生活观察经验。
人类的第23对性染色体(sex chromosome ),也就是决定性别的基因,如果一条为X,另一条为Y,就是男性,如果两条都是X,就成了女性。
生物学最有意思的一个发现发生在性染上,这个发现,构成了分子人类学最重要的基石。
男性性染上有一个基因叫Y-chromosome DNA haplogroup 被称之为父系单倍群,父系单倍群父亲只传个儿子,不传给女儿。
与常染会随着异族通婚而改变不同,性染中的父系单倍群因为只有一个简单功能就是决定性别,因此它们在长期的进化过程中包括在异族通婚中的基因混杂过程中,非常稳定不会改变。就成为追寻父系祖先迁移路线的的最可靠的根据。
人类体内还有一个基因叫线粒体DNA,英文简称 mtDNA,它由母亲传给孩子,即传给女儿也传给儿子,而父亲不会往下传,具有不易变异的稳定性,被称之为母系单倍群,是追寻母系祖先的一个重要根据。
虽然性染的父系单倍群基与常染相比非常稳定,但在漫长的进化过程中,它还是会发生基因变异。分子人类学家关于现代人类走出非洲,以后遍布全世界的观点,就是建立在对全世界父系单倍群基因变异分析的基础之上。
这个可信吗?估计有相当多人很难相信这点。以基因说来解释孩子与父母与子女外貌的相似性,解释同一民族种族的外貌相似性以及不同民族种族外貌的不同性,很好理解,因为它有直接的生活观察经验来支撑。但是以基因说来解释现代人类来自非洲就比较困难,因为就直接的生活观察经验来看,非洲人与其它地区种族人的外貌差得太多。以我们黄种人来说,怎么可能寻祖寻到非洲黑人那里去?我家马嫂就不相信这个,她甚至不相信进化论关于人从某种猿类生物进化而来观点。但如果你相信常染决定孩子像父母,常染决定各种族之间外貌的差别,你就应该相信分子人类学家们基于对性染的基因变异分析,发现的现代人类走出非洲遍布全世界的观点,因为常染与性染都是生物学基因科学的重要组成部分。
分子人类学关于人类走出非洲的迁移路线是这样确认的:
以我的父系单倍群N为例,它从东非的A变到N,最后迁移到北欧的路线是这样的:非洲A(275000年前)⇨西南亚F (76000年前)⇨南亚K(53000年前)⇨东亚 N(45000年前)⇨东北亚⇨西北亚⇨东欧⇨北欧
为什么说人类走出非洲先到了西南亚?因为基因变异分析确定,西南亚的F从东非的A变异而来,而且只能从A变异而来。这个变异的时间可以以科学方法计算出来,它发生在76000年前。
为什么说西南亚的F,最后又迁移到了南亚在53000年前变异为K?因为基因分析确定,南亚的K必定由西南亚的F变异而来,这个变异发生在53000年前,发生在A变异为F以后的时间里。
为什么说南亚的K,迁移到东亚后在45000年前变成N?与上述分析同理:N必定从K变异而来,变异时间发生在上述两次变异之后。
如果A变异为F, F变异为K,K再变异为N,这个变异过程顺序不可跳跃不可逆转,变异时间有前后顺序,而A,F,K,N,又分布在地球上的不同点上,把这些点连接起来,就非常合理地构成了人类的迁移路线。
再看以下N群在世界各地出现的频率图:
此图显示,N群出现频率最高的地区是亚洲和欧洲的北部地区,以深蓝色为代表,频率60-100%,也就是说N群大部分聚集在这一区域。 从深蓝下方靠南,出现频率逐渐减低。以蓝色代表的区域,N出现频率40-60%。蓝色下方再靠南,以浅蓝代表的区域N出现频率为10-30%,浅蓝下方更靠南区域以灰白代表,N出现频率为2-10%,中国位于这个区域。而N群是在这个地区从南亚的K变异而来,而在南亚和西南亚没有N群,只有K群和F群。由此可以清楚看出,南亚的K群到了东亚后变异为N群,以后由东亚一路北上,沿途零零散散留下个别,所以比较靠南的地区N群出现频率低。N群大部分最后迁移到出现频率最高的亚洲北部和欧洲北部。
人类不断迁移的动机是什么? 与今天人类迁移的动机一样,当然主要是经济上的原因,就像我们为了追求更好的机会从中国迁移到美国一样。
有人这样想象过:20多万年前东非A群的某人为了寻找一群丢失了的羊,寻到了位于西南亚现今的沙特阿拉伯半岛。注意:当时两地之间可能还没有红海相隔,很容易就可以从东非来到西南亚,结果发现此地水草丰富,易于生活,回去告诉同族人他的发现后,整个部落就迁移到了西南亚。以后因为类似的原因,一支北上到了西亚,跨国高加索山进入欧洲,另一支沿着海岸线朝东走,到了南亚,再北上进入东亚,然后北亚北欧, 进入东北亚的另一支以后跨过连接北美的陆桥(当时还没有白令海峡),进入北美南美,从东非走出的人类由此遍布全世界。
人类为了追寻更好生活,不断探索未知新世界的好奇之心,真是无穷无尽永不停息。
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