研究人員使用最先進(jìn)的古代DNA研究方法 分析了來(lái)自美國(guó)各地的大量新樣本

大約13000年前，遠(yuǎn)古人類在美洲迅速擴(kuò)張。而且這個(gè)故事持續(xù)了幾千年，人類在北美和南美之間進(jìn)行了幾次大規(guī)模的遷徙。然而，沒(méi)有文獻(xiàn)記載這些歷史。

幾十年來(lái)，科學(xué)家們只能籠統(tǒng)地描述美國(guó)人的歷史演變，但這些遠(yuǎn)古人類何時(shí)以及如何分布在這片上一直是個(gè)謎。

最近《細(xì)胞》和《科學(xué)》發(fā)表的兩項(xiàng)獨(dú)立研究稱，研究人員用最先進(jìn)的古代DNA研究方法，分析了大量來(lái)自美國(guó)各地的新樣本，美國(guó)一萬(wàn)多年歷史的圖景正在慢慢展開。

《科學(xué)》論文的第一作者、丹麥哥本哈根大學(xué)地球遺傳學(xué)研究中心的Jos Vctor Moreno Mayar告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，事實(shí)上，“美國(guó)的人類定居過(guò)程非常復(fù)雜”。

這項(xiàng)研究描述了美國(guó)祖先變化的大致輪廓。美洲原住民分為古貝林甘人和其他美洲原住民，后者又分為北美和南美美洲原住民的分支。后來(lái)，南人向南擴(kuò)張，北人向北遷移。“但這只是一個(gè)粗略的輪廓。美洲原住民的人口歷史要復(fù)雜得多?！蹦字Z馬亞爾說(shuō)。

此外，“新的研究不僅為從北美到中南美洲的人口流動(dòng)提供了新的見解，還確定了中南美洲兩個(gè)以前未知的基因流動(dòng)事件。”《細(xì)胞》論文通訊作者、德國(guó)馬克斯普朗克研究所人類歷史研究所考古與遺傳學(xué)部研究員Cosimo Posth在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示。

更豐富的樣本

這項(xiàng)新研究涉及的數(shù)據(jù)包括64個(gè)新測(cè)序的古代DNA樣本，這些樣本橫跨從阿拉斯加到巴塔哥尼亞的廣大地區(qū)，記錄了1萬(wàn)多年的遺傳歷史。阿拉斯加大學(xué)的考古學(xué)家本波特說(shuō)：“這些樣本的數(shù)量驚人?！?

在此之前，只有6個(gè)來(lái)自6000年前的美國(guó)基因組被測(cè)序?？八_斯大學(xué)人類遺傳學(xué)家詹妮弗拉夫指出，研究人員用來(lái)解釋美國(guó)人進(jìn)化的遺傳模型過(guò)于簡(jiǎn)單化。

為了填補(bǔ)美國(guó)進(jìn)化的空白，《科學(xué)》雜志論文通訊作者、哥本哈根大學(xué)進(jìn)化遺傳學(xué)家Eske Willerslev帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的Fallon Payut-Shoshone部落合作。

該部落一直在努力保護(hù)在內(nèi)華達(dá)州靈穴發(fā)現(xiàn)的10，700年前的遺骸，并抵制破壞性的基因測(cè)試。

“我們已經(jīng)咨詢了土著社區(qū)和地方政府，從骨骼材料中提取DNA并進(jìn)行基因分析。重點(diǎn)是盡量減少取樣過(guò)程的破壞性，同時(shí)獲得有價(jià)值的遺傳信息。我們采用了最新的技術(shù)，從這樣的古代標(biāo)本中提取真正的古代DNA。”波斯特說(shuō)。

Willerslev將靈洞的數(shù)據(jù)添加到另外14個(gè)新的完整基因組中，這些基因組來(lái)自從阿拉斯加到智利的10700年前到500年前的時(shí)空。

另一方面，波斯特和哈佛醫(yī)學(xué)院的人口遺傳學(xué)家大衛(wèi)賴克團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》年發(fā)表了一個(gè)更大的數(shù)據(jù)集。

“我們的工作使這些地區(qū)可用的古代基因組數(shù)量增加了約20倍，讓我們對(duì)美洲原住民的歷史有了更全面的了解?！辟嚳苏f(shuō)，“這個(gè)更廣泛的數(shù)據(jù)集揭示了北美、中美洲和南美洲以及北美和南美洲之間的兩個(gè)以前未知的共同血統(tǒng)的基因交換?！?

“印第安人真的起源于美洲。作為一個(gè)具有遺傳和文化獨(dú)特性的群體，他們絕對(duì)是這片的原住民?！崩蛘f(shuō)。從某種意義上說(shuō)，在冰原南部旅行的人分為兩類：——“南美洲土著人”和“北美洲土著人”。

復(fù)雜遷移

這些遺傳學(xué)證據(jù)揭示了人類在美洲復(fù)雜的定居過(guò)程，北美和南美第一批定居者的種群動(dòng)態(tài)不能用簡(jiǎn)單的種群模型或傳播模型來(lái)解釋。

先前的基因組研究表明，第一批美國(guó)人在近2.5萬(wàn)年前與西伯利亞和東亞祖先分道揚(yáng)鑣，大約1萬(wàn)年后分成不同的北美和南美種群。然而，第一批美國(guó)人的擴(kuò)張仍然是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題，僅靠分析當(dāng)前的人口很難理解。

Moreno-Mayar提到，雖然遺傳學(xué)已經(jīng)證明美洲祖先是在更新世末期通過(guò)白令陸橋來(lái)到這里的，但對(duì)于美洲最初是否存在其他族群，仍然存在爭(zhēng)議?！斑@一論點(diǎn)是基于對(duì)早期人類遺骸(古代美國(guó)人)的形態(tài)學(xué)分析。我們對(duì)這些遺骸的基因組進(jìn)行了測(cè)序，發(fā)現(xiàn)它們與現(xiàn)代美洲原住民關(guān)系最為密切?！彼f(shuō)。

在這方面，莫雷諾-馬亞爾和他的同事對(duì)橫跨北美和南美的15位古美國(guó)人的基因組進(jìn)行了測(cè)序(其中6位的年齡超過(guò)1萬(wàn)歲)。這些結(jié)果揭示了美國(guó)人口擴(kuò)張和多樣化的復(fù)雜情況。

“美國(guó)移民的經(jīng)典模式是南北運(yùn)動(dòng)，一些人在一個(gè)地區(qū)定居后會(huì)留下來(lái)，而另一些人會(huì)繼續(xù)移民?！蹦字Z-馬亞爾說(shuō)，“我們的新研究表明，從北到南的第一次遷徙

移是非常快的，它不像樹枝分叉，更像一種輻射，其中種群迅速分化。”

此外，研究顯示，這些早期居民經(jīng)多樣化后成為不同的人群，其中有些人群是先前未知的，僅見于遺傳記錄。“在北美北部的冰川向南移動(dòng)之前，這里生活著許多美洲土著族群，但我們以前沒(méi)有從基因上記錄下來(lái)。”Willerslev說(shuō)。

而且，不同人群似乎有進(jìn)一步的接觸，這些接觸既在局部范圍內(nèi)發(fā)生，也在長(zhǎng)距離范圍內(nèi)發(fā)生。研究人員表示，有趣的是，在晚更新世(距今約11700年)存在一個(gè)只在南美洲顯現(xiàn)的具有澳大拉西亞人血統(tǒng)的人群。

而這些遙遠(yuǎn)樣本之間的基因相似，也描繪了令人驚訝的歷史畫面。一名來(lái)自蒙大拿州的12700年前的安吉克兒童，與狩獵猛犸象的克洛維斯文化有關(guān)。而這一聯(lián)系可能與兩個(gè)先前未知的基因流事件有關(guān)聯(lián)。

未知流動(dòng)成紐帶

Posth等人分析了49個(gè)古老樣本的DNA，這些個(gè)體的時(shí)間跨度約為1萬(wàn)年，生活范圍在伯利茲、巴西、中央安第斯山脈和南美洲南部，結(jié)果顯示中南美洲人的祖先大多數(shù)來(lái)自至少三種不同的人流，但都起源于一個(gè)祖先血統(tǒng)——他們?cè)?.5萬(wàn)年前越過(guò)白令海峽來(lái)到這里。

Posth告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，研究結(jié)果顯示，幾乎所有中南美洲人的祖先都來(lái)自同一個(gè)族群，盡管這個(gè)族群在傳入南美洲之前就已經(jīng)多樣化了。“由于之前研究使用的DNA證據(jù)主要基于現(xiàn)代人，這些多基因流動(dòng)事件無(wú)法被察覺(jué)，我們的研究突顯了古代DNA數(shù)據(jù)的力量。”他說(shuō)。

第一個(gè)基因流事件將智利、巴西和伯利茲11000年前到9000年前的最古老人群，與美國(guó)最古老個(gè)體聯(lián)系在一起。這表明，克洛維斯人的遺傳祖先進(jìn)一步向南擴(kuò)展。但他們至少在9000年前被另一種世系所取代，這使南美洲多個(gè)地區(qū)的人口保持了長(zhǎng)久的連續(xù)性。

第二次不為人知的人口遷徙，讓秘魯南部和智利北部居民的遺傳祖先與來(lái)自加利福尼亞河間島的遠(yuǎn)古個(gè)體有了關(guān)聯(lián)。“這可能與考古記錄中該地區(qū)當(dāng)時(shí)的人口膨脹有關(guān)。”Posth說(shuō)。

另一方面，Moreno Mayar提到，該團(tuán)隊(duì)研究受到了基因序列的限制。人類至少在14600年前就存在于美洲，但研究中測(cè)序的最古老基因組只有10700年歷史。“因此，只有獲得更古老基因組，我們才能得到更多的直接證據(jù)。”他說(shuō)。此外，研究人員表示，在北美中部和東部的抽樣記錄中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的缺口。“這些論文不是最后的結(jié)論。”Posth說(shuō)。