《人类六万年》——寻找“亚当”的艰难历程
从蛋白看到先祖的影子
任何蛋白质,都由氨基酸的长长的序列构成,每一种蛋白质中,这些小小的氨基酸“分子建筑单元”的序列都是独一无二的。
蛋白质的惊人之处在于:虽然五花八门的蛋白质的形状不同,功能各异,但是这些形状和功能全部取决于氨基酸的序列。总共只有20个氨基酸,却构成了无数种不同形状和功能的蛋白质。
加利福尼亚理工学院的艾米尔·朱科康德尔(Emile Zuckerkandl)是出生在奥地利的犹太移民,他一生的大部分时间都在顽强地专注于一个问题:蛋白质的结构。
朱科康德尔研究携带氧气的分子——血红蛋白的基本结构。
朱科康德尔在氨基酸中发现了一种有趣的形态。首先,他破译了不同的哺乳动物的血红蛋白,发现它们都是类似的。而且,越是亲缘关系接近的哺乳动物,这种共同性越明显。
朱科康德尔和美国生物化学家莱纳斯·鲍林认为,蛋白质并非基因变异的终极来源,DNA才是基因变异的终极来源。只有DNA一个途径,能够解释和区分人类的多样性。
基因不在血型里,也不在蛋白里,基因在DNA里。
打捞湮灭的先祖
发现DNA双螺旋结构的两个诺贝尔奖得主之一的克里克发现,遗传信息的单一方向流动顺序是DNA-RNA——蛋白。
我们的基因组(又称染色体组)携带构成人体的全部编码,其中还有很多DNA的作用不明。
精子进入卵子时,父亲的基因组和母亲的基因组以50∶50的比例混合形成一个新的基因组。
两套染色体从中间分开,再次黏附到另外一半染色体上,构成新的染色体。
新的染色体和原来的染色体是不一样的,它们在整个链条上的很多地方都不一样。
染色体原本就是复制品的复制品的复制品的复制品……根本不存在绝对完全一模一样的两条染色体,随着时间的推移,复制机器中产生的少量随机差异也被复制,突变产生了。
染色体上,大约每1000个“文件夹”核苷酸中存在1个突变(多态性)。
当父亲和母亲的染色体结合时,每一个新的基因组——婴儿也是不同的。同一个DNA片段,就是这样和多态性联系起来了。
重组使一个染色体上的每一种多态性都是独一无二的,都与任何其他染色体不同。随着时间的推移,多态性重组——重组——重组——重组……几百代或几千代之后,这些染色体的那一个共同先祖的多态性就会完全丧失。这被称为湮灭。
线粒体是十几亿年以前第一批复杂细胞进化过程中留存下来的一类细菌。
线粒体基因组(或者mtDNA)只有一套复制品,也就是说,它们不会重组。
在线粒体基因组里,大约每100个核苷酸里就出现一个多态性。
每增多一个多态性,都会增大我们区分两个个体的能力。
如果我们发现一个群体的遗传差异越多,即可推断这个人群的存在时间越长。
世界各个群体距离单一的共同先祖的时间大约15万年。
姗姗来迟的亚当
根据线粒体DNA(mtDNA)上溯推算出来的人类谱系树的根,“夏娃”在非洲。
我们有23对染色体,其中22对染色体随着一代又一代的重组,携带的信息从人间消失了:多态性湮灭了先祖的影子。
在人类的23对染色体中,最终证明只有最后一对染色体是个无价之宝。这一对染色体的作用是决定下一代的性别,所以被称为性染色体。这个染色体叫Y染色体,和线粒体一样,可以上溯和追踪我们的先祖。
女性后裔是一个X和一个X染色体配对,男性后裔是一个Y和一个X染色体配对。这个Y染色体只能由父亲传承给儿子,然后进行细胞的分裂——复制——分裂——复制过程。
在漫长的历史中,Y染色体的长长的链条上,可能发生复制错误(突变)的部位的数量比线粒体DNA多了几千倍。
dHPLC技术可以用于快速检测DNA分子复制中的偶发性错误。
过去,人们在Y染色体上仅仅发现了十几个多态性,dHPLC技术出现后,每个星期都能找到Y染色体的多态性。这种新的测序分析方法的实质是:“忽视”具体的DNA序列,仅仅分析计算DNA序列之间的差异。
dHPLC技术终于使人类找出了“夏娃”的伴侣——“亚当”。2000年11月的《自然遗传学》上,发表了一篇21个人署名的论文,结论是Y染色体最早的分离起始于非洲的先祖。
“亚当”诞生的时间——推算出来的Y染色体分离时间是在5.9万年,与“夏娃”的年龄差距超过8万年。
我们这个物种出现在非洲不到20万年,但是,非洲发现的最古老的类人猿化石已有2 300万年的历史。
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