一部不可思议的人类秘史:人类前史-第5章
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到上个世纪20年代，大多数的猿人化石是在欧洲和亚洲发现的：尼安德特人、北京人、爪哇人等，无一出现在非洲。但是，1921年，在现在的赞比亚挖掘出了一块与尼安德特人相似的头骨，证明非洲也有原始人类的足迹。当达特和那个采石场老板签下有关收集化石的协议时，他很清楚地知道这些事实。
1924年夏天，他打开从采石场运来的第一个板条箱，他异常欣喜地发现，他所面对的是最古老的人类化石。
他费力地揭去了裹在外面的包装，如同拂去千万年来蒙在汤恩洞的历史灰尘，最后一层包装纸揭开后，一个与猿头骨相似的头骨凝视着他。它的形状较小，牙齿完好无损，一眼便可看出是一个幼儿的头骨。达特估算了它的头颅容量，大约500立方厘米的容量，不会少于正常现代猿人的。奇怪的是，它的犬齿比其他的猿人小得多，而且它的枕骨大孔（连接脊椎和脑）像现代人的一样靠下，而不是像猿人一样靠后。这两个特点表明它（后来它成为著名的“陶恩幼儿”）不是普通的猿。1925年，他在论文中断定那块头骨代表一个新的种类，他将其命名为“非洲南猿”，这是一种直立行走、会使用工具的猿人。达特这样评价这一发现：“‘非洲南猿’是人类学历史上最重要的发现之一。”这是第一次在非洲发现人和猿人之间的“缺环”。随后的几十年，这一发现引发了探寻人类起源的热潮。至今，人类起源于非洲已经是一个被普遍接受的观念。但是，这些发掘、发现大部分发生在非洲东部。
东非大裂谷位于形成地壳的巨大板块构造运动的主线上，它长约2000公里，北到厄立特里亚，南至莫桑比克，图尔卡纳湖、维多利亚湖、坦噶尼喀湖等湖泊分布在它的周围。过去的20万年里，这条经线如同一只沸腾的大锅炉，火山、湖泊、高山、河流轮番登场，因此它的地层非常丰富：土壤、火山灰、湖底沉淀物等不断地被抛上又沉下。随着地理的变化，一个接一个的历史故事也在东非上演着，现在，让我们把这些故事找出来。
路易斯？利基①是在肯尼亚长大的，作为一名英国传教士的儿子，他曾长期生活在吉库尤人的村庄，花了大量的时间在大裂谷的山谷和河道上挖掘化石。1959年在坦桑尼亚北部的欧杜威，他长期艰苦的工作终于有了回报。那是收获的季节就要结束的时候，因为挖掘资金已经快用完了，路易斯和他的妻子玛丽准备不久就返回内罗毕。一天傍晚，在返回营地的路上，玛丽被一块化石绊了一下，因为最近发生的一次岩滑，许多骨化石暴露在了地面。他们又在那里坚持了3个星期，然后返回了在内罗毕博物馆的实验室。他们对那块化石进行了详细的分析，结果显示它是第一个在东非发现的“非洲南猿”。但令人震惊的是，当使用新的同位素分析技术来测定它周围沉淀物的年代时，结果这块化石的年龄竟然是175万年，这几乎是大多数科学家所推断的人类从开始进化至今的时间的两倍！这一发现说明在猿人进化到人的中间依然有“缺环”。科学的世界是如此令人惊异，科学家的勇气也同样如此。随后30年，利基夫妇的重大发现激励许多人不断来到大裂谷以寻找更多的“非洲南猿”。
第15节：哲学的时间机器（10）
在东非发现“非洲南猿”直接指明了现代人的进化之路，但是，直到20世纪60年代和70年代在非洲发现了被确认的“智人”化石，人类起源于非洲的说法才被广泛地接受。最早的“直立人”化石是在东非发现的，它的年代距今约180万年。最近的一次发现是在前苏联格鲁吉亚中世纪古城达曼尼斯，这一发现表明“直立人”不久离开了非洲，有可能在大约10万年前来到了东亚。由此我们可以推测，世界各地的“直立人”200万年前在非洲有一个共同的祖先。但是，伯克利研究者们的线粒体数据分析结果表明，“夏娃”在非洲生活的时间距今约20万年。如何来协调这两个不同的时间呢？ 时 间 现在，我们暂时坐下来，客观地来作一番思考。“非洲创世纪”的证据是客观存在的：我们在非洲发现的进化“缺环”，要么是独一无二的，要么是首次发现，包括从500万年前的猿人到拉密达猿人的完整的进化链条。但从这些证据中是否足以推断出非洲是人类的摇篮？应该说证据是充分的，但是化石有时会有误导性。我们可以想象一下，在法国的西南部发现了一块保存完好、距今4万年的尼安德特人的骨骼，在非洲发现了一块距今200万年的“非洲南猿”骨骼，两块化石相隔几百万年、几千里，哪一块更有可能是现代欧洲人的直系祖先？答案极其古怪，因为它和表面给出的暗示完全相悖。在后面我们将要讨论到这一点，几乎可以肯定地说，现代欧洲人不是尼安德特人的后代。完全出乎人的意料，“非洲南猿”更有可能是欧洲人的直系祖先。石头和骨骼只会告诉我们历史知识，只有基因能说出我们的谱系。
因此，上面那个200万年对20万年的问题，答案是：尽管与我们十分相似，曾经生活在地球上的“直立人”没有进化为“智人”。库恩错了，而且线粒体的数据表明，现代人较晚才在非洲开始进化，之后分散迁徙到世界各地，在他们迁徙的过程中，他们取代了他们的原始人表亲。这是一个残酷的事实：只有“适者”的基因组得以流传。因此，很不幸，“直立人”已经灭绝了。
在后面我们将要谈到，其他的基因数据进一步肯定了线粒体基因研究中得出的结论：人类家族之树的根或者说距离我们最近的共同祖先在非洲。所有的基因数据显示，非洲人基因多态性的数量最多，也就是说，其基因变异的数量，比其他任何一个大陆上的都要多。如果你要寻根，在一个非洲的村庄里，你最有可能找到你的遥远祖先的遗迹，在那里的可能性比在其他任何地方都要大。人类多数的基因多态性只存在于非洲人的基因里，而欧洲人、亚洲人和美洲土著人的基因中携带的少量特殊多态性，在任何一个非洲的村庄里都能找到。
为什么一个人群的多态性越多，这个人群的历史就越长呢？回想一下我们前边讲到的那个例子，为什么在普罗旺斯村庄里浓味鱼肉汤的配方会变化呢？因为在每一代，得到配方的女儿都会依照自己的口味对配方做一些变动。这样，随着时间的流逝，这些小的变化便会累积成一个特别的多态性，如此类推，时间越长，产生的多态性就越多，仿佛一只钟表，这些指针滴答旋转着，旋转的时间越久，我们得到的不同组合越多。同样，艾米尔？朱克坎德对蛋白质的研究中也出现了同样的现象：长时间等于多变化。因此，如果一个人群的基因多态性多于其他的人群，我们就可以推断这个人群更古老，这就是为什么我们说，人类的起源在非洲。
但是，如果我们接受人类的家族之树根系于非洲这种说法，这是否意味着库恩是对的？非洲人真的被禁锢在了进化的监狱里而停滞不前？当然不是，无论非洲内外，人类家族之树上的每一个分枝，都以同样的速率变化着，在每一块大陆上形成了不同的谱系。既然推测出人类具有一个单独的共同祖先，那么便可以确定其所有的后代谱系都以同样的速率持续进化，因此所有谱系的“年龄”都是相同的。从夏娃的线粒体DNA到我的线粒体DNA，这之间流逝而去的时间，与从她的到非洲放牛人的、泰国船工的、巴西雅诺马米猎人的完全一样。我们每个人，都是15万年前生活在非洲的那个祖先的后裔。
现在的问题是，我们要找到“夏娃”曾经居住的地方，那座“伊甸园”在非洲的何处？这实际上是一个有迷惑性的问题，因为我们知道在那个时间，有许多女人在非洲生活。稍微转换一下角度，我们可以这样问：非洲哪个人群的基因最清晰地保留着我们祖先的足迹？尽管没有对每一个非洲人进行取样，目前显示，东部和南部非洲人的基因谱系最古老，因此，我们可以推断这些人群和“夏娃”之间，保存着直系的“线粒体环”，而其他的人群在进化过程中已经失去了祖先的基因信号。现在，我们起程去寻找我们的“伊甸园”。下一章里，我们的向导是亚当。
第三部分
第16节：夏娃的伴侣（1）
第三章 夏娃的伴侣
上一章里，我们和“夏娃”相遇了，她是现在每一个人的女性先祖，大约15万年前生活在非洲。在非洲的一些人群里，他们的基因至今依然最清晰地保存着这位古老祖母的基因信号。从这些人群开始，我们来寻找她的“伊甸园”。开始之前，我们需要对她的独特性做出说明。她代表着线粒体的家族之根，是地球上的每一个正在生活着人的母系祖先。但是，这并不是说我们DNA的每一部分都在讲着同样的故事。因为性别重组，我们的基因组由大量独立进化的组织组成，也许这个区域的DNA能追溯到印度尼西亚，而另一个区域的源头却在墨西哥。那么“夏娃”的谱系是人类如何走出非洲的独特线索吗？ 答案是，尽管更复杂，但在本质上，我们的DNA图谱与mtDNA的是同样的。研究贝塔球蛋白（生成血红蛋白编码）、CD4因子（生成控制免疫系统的蛋白）的多态性，和第21对染色体上的一个DNA区域，结果全部显示，和生活在非洲以外的人群相比较，非洲的人群具有更大的多态性，而且表明最早的非洲祖先距今至少约有200万年的历史。现在的问题是，我们使用基因标记来研究人类的迁徙历史，但这些标记在时间的流逝中被反复“洗牌”。多态性出现得越早，它们被“洗”的次数就可能越多。“洗牌”含糊了历史的信号，因此从我们的大多数基因组中，已经找不到迁徙的痕迹了。
但是近年来的研究发现，有一片DNA在推测人类进化历史方面堪称无价之宝，追踪我们祖先在大地之上漫游的足迹，它能告诉我们的线索，远比我们预想的要多得多。这就是只从父亲传给儿子的男性的“mtDNA”。与女性谱系的mtDNA相对应，它是男性谱系中决定性的因素。在普罗旺斯村庄里，它是“祖传秘方”，它能告诉我们已经灭绝的和流传下来的浓味鱼肉汤配方的故事详情，它就是Y…染色体。
稍等片刻，也许你要问，难道父方的谱系不是始终和母方的谱系共同在下一代中延续吗？一个新生命的孕育不是父亲与母亲的基因组各占50％的混合吗？为什么只有Y…染色体能追踪到人类迁徙的足迹？这难道不奇怪吗？对线粒体DNA来说，答案很简单，因为线粒体实际上位于基因组之外，它曾是远古的细胞内寄生的细菌，在进化的过程中变成了残存在细胞内的一种组织。相比于线粒体，Y…染色体要复杂得多。
产生性别的过程中，有一个离奇的现象，那就是决定性别的性染色体，在相互混合时不遵守50∶50的规则。因为我们的基因组是双份编排，每个染色体都有两个版本，当它们进行组合时无法避免地会出现错误，而大多数的动物的性别正由性染色体配对失误决定的。在哺乳动物中，雄性是X…染色体“错误地”与Y…染色体进行配对的结果，雌性的X…染色体与其他的染色体一样“正常地”有两个版本。因此，在雄性，Y只能与X在彼此的小区域内配对，以在细胞分裂的过程中组成性染色体。Y染色体中非重组的部分与X没有任何关联，因此，它找不到与它进行重组的可配对染色体。这样，它从一代传给另一代，永远避免了被“洗牌”的命运。在这一点上，它和线粒体基因组完全一样。
Y成为遗传学家研究人类多样性的最有效途径，部分原因是因为它不像mtDNA，mtDNA的一个分子大约有1万6千个核苷单位，Y比它大得多，一个分子大约有五千万个核苷，因此，它携带着许许多多过去发生的突变点。我们在上一章里已经讲到，具有多态性的区域越多，对我们的研究就越有利。如果只知道兰德斯泰纳的血型分类，所有的人只能被分成4类：A、B、AB和O，而Y能提供丰富、大量的多态性。更关键的是，和mtDNA相同，因为Y不发生重组，因此我们能够推断出其中变异产生的顺序。没有这个特点，我们便无法用朱克坎德和鲍林的方法来追踪谱系的故事，“奥卡姆的剃刀”也无法帮助我们找到我们的祖先。
第17节：夏娃的伴侣（2）
Y如何能不经过重组而存在呢？我们已经知道，为了适合环境的变化，我们需要创造出更多的多样性，Y的现象是否与此相矛盾？简单地说，正是进化“决定”了Y不发生重组，这是因为Y上的功能基因数量很少。在不同的基因组中，活跃基因的数量差别极大，例如，在线粒体中是37个，一个基因组中基因的总量约为3万个，平均每个染色体约有1500个。在线粒体的细菌先祖中，数以千计曾经存在的基因，已经在几百万年里，随着时间的流逝而消失了。这是由于线粒体的寄生依赖性越来越强，在“溺爱”它的细胞中，它逐渐放弃了“自治权”，一些线粒体进入了DNA核，产生了这样奇怪的结果：我们基因组的一部分来自于细菌。因此，线粒体DNA的情况是，似乎某种力量强迫它失去自己的基因，转变成了细胞核中的关键组织，而细胞核中的重组也使线粒体在进化的竞争之中保留了下来。
同样，在Y染色体上也存在基因丢失的现象。一个染色体平均约有1500个活跃基因，但在Y上只能检测到21个。其中的一些基因重复存在，在前后都进行复制，如同一台“复印机”。在复制某个点的基因时，变得“口吃”起来，而这些被重复复制的基因，在我们生命的“木符”上，只能作为一个基因被刻在上面。有趣的是，Y染色体上的所有的21个基因全部参与了对“男性”的创造，特别是SRY基因，即“Y的性别决定区域”，正是它决定着一个胚胎的未来性别是否为“男性”。其他次要功能的基因决定男性特征和行为。除了这21个基因，其他大部分基因我们至今无法确定它们的功能，它们被称为“垃圾基因”。它们代代相传，而我们现在还不知道它们有何效用。
我们已经知道，我们只能通过研究人群彼此的区别来研究人类多样性，遗传的语言写在人人都携带的多态性之中，正是这些不同的多态性使我们成为独一无二的个体——除非是双胞胎，世界上不可能出现两个基因多态性图谱一样的人，因此DNA“指纹”鉴定，在指认真正的罪犯方面不会出现任何误差。随着Y…染色体，它将引领我们沿着一条独特的男性谱系之路寻根溯源，从儿子到父亲再到祖父，一直向上追踪祖辈的足迹。可以这样说，Y…染色体可以从正在生活的任何一个男子的DNA，追溯到人类的第一个男性祖先——“亚当”。但是，Y能把不同区域、毫不相关的男人与男人联系在一起？每一个男人所拥有的独特Y…染色体谱系都能回溯到“亚当”？ 答案是肯定的，但原因非常复杂。事实上，我们并不像我们所认为的那样彼此无关。想象一下，我们的大多数基因组并非来自父亲或母亲。因为我们从父母双方那里各继承了一半DNA，其所包含的多态性图谱可以用来确认血缘关系。如果经法院检测，我的DNA与一个我从未谋面的男孩的DNA有50％相配，那么法院一定会判定，我必须担负抚养这个男孩的责任，因为发生这种巧合的可能微乎�
