作者:李惠钰 来源:中国科学报 发布时间:2023/5/23 16:33:51
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强大计算能力改写人类进化故事

 

 

一项探索人类基因组多样性的新研究发现,现代人在非洲各地进化,而不是从一个地方进化而来。图片来源:Andy Selinger/Alamy


人们普遍认为,现代人类起源于非洲的一个地区,但这一观点正在面临挑战。使用大量基因组数据的模型表明,人类起源于非洲大陆的多个祖先种群。这些生活在100多万年前的古老种群都是同一个原始人物种,但在基因上略有不同。

支持这一理论的模型依赖于新的软件和来自当前非洲和欧亚人口及尼安德特人遗骸的基因组测序数据。5月17日,这项研究结果发表于《自然》。

德国耶拿马克斯·普朗克地球人类学研究所的进化考古学家Eleanor Scerri说,这项研究为“非洲没有单一的诞生地,人类进化是一个有着深厚非洲根源的过程”这一观点提供了更多证据。

单一起源理论已经流行了几十年,部分是基于化石记录。但Scerri说,这个理论与数据并不吻合。所有被认为属于智人的工具和身体特征,都是在30万至10万年前的类似时间在整个非洲出现的。如果人类是从一个单一的地点辐射出来,考古学家就会期望在远离中心点的地方看到更多的近代化石,而在靠近中心点的地方看到更古老的化石。

古人类物种有一些局部种群,他们被认为在几千年时间里彼此杂交,共享他们进化出的任何遗传差异。随着时间的推移,他们也在非洲各地迁徙。“我们的根源在于由分散的当地人口组成的非常多样化的总体人口。”Scerri说。这些枝干交织在一起,仅因基因差异而产生微弱的分离,由此产生了一种人类进化的概念,研究人员将其描述为“结构较弱的枝干”——更像是一根缠绕的藤蔓,而不是“生命之树”。

该团队使用了加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的合著者Simon Gravel开发的软件,该软件可以协调扩展建模所需的大量计算能力。之前的工作缺乏基因数据,因为它主要集中于西非,这意味着并不是所有非洲大陆巨大的基因多样性都被纳入其中。这就形成了一幅关于现代人类祖先如何在这片土地上混合和移动的不完整图景,并要求科学家做出假设来填补知识空白。

这项研究结合了现有东非和西非人口以及南部非洲纳马人的基因组测序数据。基因组数据的传播帮助研究人员了解和追踪基因在几代人之间的历史运动。

“我们真的很想坐下来,以一种更有创意的方式,非常系统地评估这些模型。”合著者、加州大学戴维斯分校的人类遗传学家Brenna Henn说,“这是一种具体的人类进化新模式。”

这些模型使用迁移和种群合并等变量来预测数千年来的基因流动。然后将这些预测与今天看到的基因变异进行比较,以确定哪些模型与数据最匹配。

最终,关于人类起源的问题仍然很多。Henn希望在模型中加入更多来自其他非洲地区的DNA,看看这是否会改变他们的结果。她还希望利用这些数据对化石记录做出预测,比如在某个特定地区的人类化石中会发现什么特征。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/d41586-023-01664-z

 
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