人类与黑猩猩基因相似度99% 为何1%影响如此大-科教台-中国网络电视台

首播

重播

　　方陵生编译

　　我们与黑猩猩为何如此不同

　　没有人会将人类与黑猩猩混为一谈，但我们与黑猩猩的基因相似度却接近99%，基因组学研究进展正在努力破解我们的基因为何与黑猩猩如此相像之谜。

　　人类与黑猩猩的基因组之间的差异虽然只有1%多一点，但影响却十分巨大，让人类与黑猩猩有了根本的区别。例如，让我们拥有了语言能力的人类FOXP2基因所制造的蛋白质，与黑猩猩的对等蛋白质不同的只是两个氨基酸。此外，微脑磷脂和ASPM基因的细微差别有可能决定了人类和黑猩猩大脑发达程度的巨大差异。

　　但是，蛋白质的进化只是造就人类的部分原因。耶鲁大学的詹姆斯·努南认为，基因规则的变化也是关键之一，即基因在何时何地表达出来，某些重要基因的突变很可能带来致命的结果，但他同时指出，“改变单一组织的某个基因表达或仅一次改变某个基因表达，对于进化来说是一种更为安全的方式。”许多科研人员正在加紧对黑猩猩和人类大脑等组织之间的基因表达进行比较，以找出关键性的规则差异，努南的实验室也是其中之一，许多奥秘还有待于进一步发现。

　　此外，西雅图华盛顿大学的伊万·艾克勒指出，基因复制有可能产生多样化和新功能的基因家族。艾克勒的实验室确认了对我们生物体产生多方面影响的基因家族，从我们的免疫系统到大脑发展等。据他揣测，基因复制对人类认知能力进化起着重要的作用，但并非没有代价：更易导致神经系统障碍。

　　复制错误意味着整段DNA会被意外删除，病毒或其他基因物质就会乘虚而入，融入我们的DNA，人类基因组内包含着26000多个这种基因突变，其中许多与人类和黑猩猩之间的基因表达差异有关。

　　即使完整的基因差异图也无法完全解释人类与黑猩猩如此不同的谜团。加州大学圣地亚哥分校的阿吉特·瓦基认为，造就人类的大部分原因是代代传承的文化因素，基因与文化的共同进化才是人类进化的主要力量，例如，牧民后代更容易消化牛奶蛋白。要解开人类在地球生物界的独特地位之谜，我们必须了解基因组是如何构建身体和大脑的？大脑是如何创造出独特的人类文化的？人类文化最终又是如何反过来影响和改变基因组的？但这个目标离我们依然还很遥远。

　　为什么我们能够直立行走

　　达尔文曾提出，人类直立行走是为了更好地制造和使用工具，但新的理论认为，人类直立行走更有可能是为了身体的散热和跑得更快更远。

　　查尔斯·达尔文曾提出，我们的祖先开始直立行走，是为了腾出双手制造工具，但我们现在知道这种说法并不正确，因为至今为止发现的最古老的工具只有260万年历史，而古人类化石的解剖结果显示，人类开始两足行走出现于420万年前，甚至600万年前。

　　直立行走有许多优势，但获得直立行走的技能需要身体结构的相应变化，人类学会直立行走是一个漫长的过程，最初可能非常笨拙并且不太稳当。据科学家推测，这一过程可能从生活在树上的猿类动物时就开始了，猩猩和其他灵长类动物在进食时，会沿着树枝直立起来，但这并不足以解释为什么人类会进化出适合于直立行走的身体结构。

　　从进化的意义上看，更为令人信服的解释是：两足行走将大大提高生存能力，直立行走的雄性可以获取更多的食物，以养活自己的伴侣和后代。但亚利桑那州立大学的唐纳德·约翰逊对此提出异议，认为没有证据表明当时一夫一妻制已经起源，约翰逊在1974年发现了320万年前已经能够直立行走的南方古猿“露西”，他指出，早期人类雄性远比雌性高大，这表明雄性和雌性之间更多的是竞争，而不是合作。

　　约翰逊认为，问题在于直立行走能带来什么好处，一种可能性是，直立行走的个体比别人走得更远，可以获得更多的食物来源，活得更长并繁衍养活更多的后代。此外，直立行走可以让他们空出双手携带东西，还能让自己站得更高，看到更远处食肉动物逼近的危险。在空旷稀疏的草原上，直立行走有助于减少身体直接暴露在酷热阳光下的面积，同时也更具灵活性。牛津大学的罗宾·邓巴认为，直立行走能够让我们的人类祖先走得更快更远，有利于长途跋涉和在大草原上长时间追捕猎物。

　　为什么人类能在全球范围散布开来

　　6.5万年前，人类开始了划时代的全球大迁徙，非洲人口爆炸和创新冒险基因的产生都是因素之一。

　　人类祖先曾经历了多次史诗般的大迁徙。180万年前，直立人走出非洲进入东南亚，迈出了走向全球的第一步。大约100万年后，尼安德特人的祖先出现在欧洲。12.5万年前，智人进军中东地区。约6.5万年前，一群现代人类走出非洲，征服了世界，对于任何物种来说，这都是非凡的成就，更何况对于貌似弱小而无浓密体毛防护的猿类物种来说，究竟是什么赋予了人类在全世界开枝散叶的巨大力量呢？

　　或许一切都始于一场人口大爆炸。所有的人类都属于与母系祖先相对应的四个线粒体谱系(L0、L1、L2和L3)，但只有L3在非洲之外被发现。新西兰奥克兰大学的昆廷·阿特金森和他的同事发现，这一谱系在1万年前经历了人口爆炸，导致了大批人口外流，非洲之角的人口拥挤促使大量人口跨越红海，沿着亚洲南部海岸向外迁移。

　　当时的非洲为何会人口激增仍然是个谜。阿特金森推测，在长达10万年的时间里，非洲气候干旱和洪涝灾害频繁交替出现，直到7万年前，气候条件渐趋稳定，人类的创造力也得到了发展，导致人口大量增加。

　　英国剑桥大学的保罗·梅拉尔斯认为，技术、经济以及社会和认知行为的日益复杂化推动了人口爆炸，这一时期，人类开始制造复杂的工具，能更有效地利用食物资源，并产生了艺术和象征性的纹饰，人口的迅速增长超出了当地的承载能力，人类不得不向外发展，由此走向世界。

　　基因突变也是人类走向世界的因素之一，例如，最早最快迁出非洲的人口普遍具有一种更具冒险和进取精神的“创新型基因”DRD4-7R。

　　为何古人类的科技水平发展如此缓慢

　　早期人类利用尖锐的石片作为工具，但却花了至少100万年的时间来改善和制造工具，原因是缺乏足够的社交能力。

　　20多年前在埃塞俄比亚的阿法尔地区干裂的河床发现了一些尖锐的石片，这是迄今为止发现的最古老的工具——人类于260万年前使用的工具，在此之后，又过了100万年，我们的人类祖先才有了下一个技术突破，这时，有人意识到卵石本身可以加工成工具，而不必仅仅依赖河卵石上掉下的尖锐碎片作为工具，“这时已经有了可以辨别为类似手斧的工具，虽然还很粗糙，”亚特兰大埃默里大学的迪特里希·斯托特说道。又过了100万年，早期现代人类才真正完善了工具制造技术，人类学会使用和制造工具为什么会耗费如此漫长的时间？

　　人类的智力水平发展在其中起着重要的作用，在最早的工具出现之后的200万年里，古人类的大脑体积增加了1倍以上，达到大约900立方厘米。制造工具无疑需要智慧，斯托特利用核磁共振成像技术对正在敲击石块者的大脑进行扫描，以研究制造工具时哪些大脑区域最为活跃。研究表明，早期的技术创新取决于人类新发展的知觉动作能力，如对关节的控制能力等，斯托特认为，这一时期古人类认知能力有了很大的提高，人们已经能够利用木材和骨头等材料来制造工具。

　　“即使如此，石制工具的进步还是异常缓慢。”伦敦自然历史博物馆的克里斯·斯特林格说道。现代人类活得更长，他们有足够的时间，并拥有多种方式将信息代代相传，而直立人等古人类的寿命最长只有30年，尼安德特人可能达40年，而群体之间也几乎没有多少联系，此外，古人类艰难的生活也无法承担得起创新和发明带来的风险。

　　英国雷丁大学的马克·帕吉尔怀疑智人之前的早期人类缺乏创新所需要的思想交流，他举了黑猩猩的例子，黑猩猩会使用粗糙的石制工具，但却无法取得技术进步。他指出，大猩猩通过反复试验来学习，而人类是通过互相观察来学习，而且我们能够分辨哪些经验是值得仿效的，如果帕吉尔的观点是正确的，那么社会性的学习方式便是点燃科技革命的火花。帕吉尔指出，正是有着发达大脑的现代人类的出现，才有了加速的技术进步。

　　现代人类曾与其他人种融合吗

　　DNA证据证明了智人与尼安德特人和丹尼索瓦人的人种大融合，但并非所有人都这么认为。但是，遗传基因学质疑尼安德特人与丹尼索瓦人到底算不算是与人类不同的物种呢？关键还在于我们如何看待人类自己。

　　现代人类DNA与古人类DNA相比较表明，非非洲裔人继承了尼安德特人1%～4%的基因，美拉尼西亚人也有7%的基因来源于丹尼索瓦人。加利福尼亚大学的理查德·格林说道，“这是一个明确无误的信号：现代人类曾其他人种融合。”

　　一些研究表明，现代人类和我们“表亲”之间的融合相对较为罕有，对于每一个人种来说，可能只限于某个时期，例如，与尼安德特人的融合，可能发生于5万年前的中东地区。

　　但是，并非所有人都如此认为，“在过去的4.5万年中，现代人类的足迹遍布于欧洲各地，几乎在每个街角他们都有可能与尼安德特人相遇。然而，没有证据表明人种融合就发生在这里。”格林认为，如果人类的数量远多于尼安德特人，那么在现代人类的基因组中，尼安德特人的DNA信号应该很弱，甚至完全消失，但现代人类的基因组里确实有尼安德特人的踪迹。即使人种融合真的发生过，那是不是意味着现代人类就是杂交人种呢？

　　英国哈德斯菲尔德大学的马丁·理查兹指出，物种的概念“非常模糊”，很难在不同人种之间划分明确的界限。“物种”的定义之一是不可能与其他物种交配并产生能生育繁衍的后代，因此，遗传基因学分析质疑道，尼安德特人与丹尼索瓦人到底算不算是与人类不同的物种呢？尼安德特人其实可以看作是智人的一个分支。但在我们的内心深处，对于我们的祖先是否与其他物种有过杂交的疑惑，关键还在于我们如何看待人类自己。

　　人类语言进化起源于何时

　　有人说，人类语言最早发生在围绕篝火载歌载舞时，另有人认为人类语言最早是从狩猎时发出的呐喊声开始的，也有人认为是随着手势的产生而演化出了有声语言。

　　没有语言，我们互相之间交换意见或对其他人的行为产生影响，都将非常困难。我们都很清楚，如果没有语言，如今的人类社会是根本不可能存在的。人类独特的语言能力是人类历史上一个重要的转折点，但要确定人类语言起源的具体时间却并不容易。

　　我们都知道，智人不是拥有语言能力的惟一的古人类，大约在23万年前进化的尼安德特人，已经有了与舌头、声带隔膜和胸部肌肉的神经连接，这是发出复杂声音的必要条件。更重要的是，尼安德特人与人类共享FOXP2基因突变，这是形成与语言能力有关复杂动作的记忆至关重要的一个基因，假设这种基因突变只出现过一次，那么人类于50万年前与尼安德特人分道扬镳之前就已经拥有了语言能力。

　　此外，化石记录表明，160万年前的古人类的声带隔膜和胸部肌肉已经有了与猿类动物相似的神经连结，表明从那时开始到60万年前，人类的语音能力已经开始进化。另外，语言最初可能始于手势，最终才演化成有声语言。古人类的语音能力也许是从围绕着篝火载歌载舞的时候开始渐渐演化的，海德堡人和尼安德特人在制造复杂工具、猎捕危险动物的过程中，也有可能需要某种原始语言来进行互相之间的合作和协调。

　　无可辩驳的证据表明，随着智人的出现，人类才拥有了传达复杂思想的语言能力，但人类最早的语言，无论始于何时，它都是开启引发人类一系列重大变化的起始一环，从此改变了我们互相之间的关系，改变了我们的社会体系和技术，甚至改变了我们的思维方式。

　　我们为什么失去了体毛

　　“水生猿理论”认为，水栖生活让人类失去了体毛，更为流行的理论认为，气候变暖让人类失去了体毛，以利于更好地降温，但也许更重要的是，人类的智力发展促成了这一过程，因为古人类拥有许多东西来补偿脱去体毛后的损失。

　　哺乳动物为了御寒要消耗大量的能量，而浓密的体毛是大自然赐予的天然“裘衣”，我们为什么要放弃这种天然优势呢？最富有想象力的解释是，我们的祖先在数百万年前曾经历了一段水栖生活，在水里，体毛无法成为良好的保暖层，因此在进化的过程中渐渐消失，就像鲸类动物那样，但遗憾的是，“水生猿理论”缺乏化石证据的支持。

　　一种更为流行的理论认为，当气候变暖(而不是变冷)成为最大威胁时，我们就渐渐褪去了体毛。斯特林格说道，“我们不能像有些动物那样，通过喘气来散发热量，也不像大象那样，可以通过一对大耳朵来降温，我们降温的惟一方法是出汗，而厚厚的体毛阻碍了汗液的有效排出。”

　　英国雷丁大学马克·帕吉尔指出，但是，稀疏大草原上的其他动物都保留了它们的皮毛，他认为，直到大约20万年前，当古人类拥有了足够的智慧来应对失去体毛后带来的挑战，人类才褪去了体毛。“我们拥有许多东西用来补偿体毛褪去后的损失，如：衣物、住房还有火。”他说，体毛中通常带有传播疾病的寄生虫，光洁的皮肤能更好地显示身体的健康和强壮，以及能传给后代的优良基因，自然选择往往青睐于毛发更少的个体。

　　今天还有古人类存在吗

　　大脚怪和雪人等类人动物的传说让我们为之着迷并困惑了几百年，人类的这些“表亲”是否还有少数幸存者如今仍然生活在地球的某些偏远地方呢？我们也许不能排除这种可能性。

　　关于大脚野人、雪人和澳洲野人等类人动物的神秘传说，几个世纪以来一直让人们着迷和困惑，作为传说故事，它们确实很精彩，但在这些故事里而是否含有某些真相呢？

　　最近，阿拉巴马大学的杰夫·鲁兹尔在大脚野人出没的地方进行了调查，他发现传闻地正是黑熊出没之地，表明这也许只是张冠李戴以讹传讹而已。加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学的大卫·科尔特曼补充道，“我从来没有发现任何能让人信服的证据。”柯尔特曼最近对一簇被疑为可能是大脚野人的毛发进行了分析，结果发现那只不过是野牛的鬃毛。科尔特曼承认，在一些偏僻地区偶尔会发现新的灵长类物种，但发现大脚野人的机会显然比较渺茫。

　　然而，另外一些科学家宁愿相信智人并不是孤独地生存在这个世界上的。爱达荷州波卡特洛大学的杰弗里·梅尔德伦说道，在人类发展史的大部分时期里，其他古人类物种一直与我们的祖先共存在这个世界上。9年前发现的“小矮人”弗洛里斯人，在人类系谱上又增添了令人惊讶的一个新的人种，直到1.8万年前，这种小个子古人类还一直生活在印度尼西亚的弗洛里斯岛上。就在2年前，科学家通过基因分析发现了大约4万年前生活在西伯利亚地区的丹尼索瓦人。

　　梅尔德伦认为，可以想象，也许还有少数的人类表亲还存活在地球上某个偏僻的地区，如喜玛拉雅山或高加索山脉。1996年梅尔德伦听说在俄勒冈州的蓝山森林发现了长达38厘米的类人猿足迹，现场勘查发现，足迹清晰地显示了足部的结构细节，梅尔德伦认为，这些细节是很难伪造的。他说：“我不想试图说服人们相信大脚野人的存在，但我们也不应该排除其可能性。”

责任编辑：李斐