古DNA揭示美洲人的“根”

　　大約1.3萬年前，古人類在美洲迅速擴張。而且，這個故事延續了數千年，人類在北美和南美之間進行了數次大規模遷徙。然而，并沒有文獻記錄下這些歷史。

　　幾十年來，科學家只能籠統地描述美洲人的歷史演變情況，但這些古老人類何時以及如何分布在這片大陸上一直成謎。

　　近日，發表在《細胞》和《科學》的兩項獨立研究稱，研究人員利用最先進的古代DNA研究方法，分析了來自美洲各地的大量新樣本，萬余年的美洲歷史畫卷正徐徐展開。

　　實際上，“人類在美洲的定居過程是非常復雜的”，《科學》論文第一作者、丹麥哥本哈根大學地質遺傳學研究中心的José Víctor Moreno Mayar告訴《中國科學報》記者。

　　該研究描摹出美洲祖先變遷的大致輪廓。美洲原住民分裂為古代的貝林加人和其他美洲原住民，后者又分裂為南北美洲原住民分支。后來，南印第安人向南擴張，北印第安人向北遷移。“但這只是粗略輪廓，美國原住民的人口歷史要復雜得多。”Moreno Mayar說。

　　此外，“新研究在為從北美洲到中南美洲的人口流動提供新見解的同時，還確定了中南美洲兩個先前未知的基因流事件。”《細胞》論文通訊作者、德國馬普學會人類歷史學研究所考古遺傳學部研究員Cosimo Posth在接受《中國科學報》記者采訪時表示。

　　樣本更豐富

　　新研究涉及的數據包括64個新測序的古代DNA樣本，它們跨越了從美國阿拉斯加州到巴塔哥尼亞的廣闊區域，記錄了1萬多年的遺傳歷史。阿拉斯加大學考古學家Ben Potter說：“這些樣本的數量非常驚人。”

　　在此之前，只有6個來自美洲的超過6000年的基因組被測序。堪薩斯大學人類遺傳學家Jennifer Raff直指，研究者用來解釋美洲人演化的遺傳模型被過度簡化了。

　　為填補美洲人演化的空白，《科學》雜志論文通訊作者、哥本哈根大學進化遺傳學家Eske Willerslev領導團隊與美國內華達州法倫·帕尤特—休休尼部落開展了合作。

　　該部落一直在努力保護在內華達州Spirit洞穴中發現的具有10700年歷史的遺骨，并抵制破壞性的基因測試。

　　“我們與土著社區和地方政府協商，對骨骼材料進行DNA提取和遺傳分析。重點是試圖減少抽樣過程的破壞性，同時獲得寶貴的遺傳信息。我們采用了最新的技術，以便從如此古老的標本中提取出真正的古代DNA。”Posth說。

　　Willerslev將Spirit洞穴的數據加入到另外14個新的完整基因組中，這些基因組樣本來自從阿拉斯加到智利的10700年前到500年前的時空范圍內。

　　另一方面，Posth及哈佛醫學院人口遺傳學家David Reich團隊同期在《細胞》發表了更大數據集。

　　“我們的工作使這些地區可獲得的古代基因組數量漲了大約20倍，讓我們對美洲土著歷史有了更全面了解。”Reich說，“這個更廣泛的數據集揭示了北美、中美和南美的共同起源，以及北美和南美之間兩種此前未知的基因交換。”

　　“印第安人確實起源于美洲，作為一個具有遺傳和文化獨特性的群體，他們絕對是這個大陸的原住民。”Raff說。從某種意義上說，那些在冰原南部旅行的人分成了兩組——“南部美洲原住民”和“北部美洲原住民”。

　　復雜的遷移

　　這些基因證據揭示了人類在美洲的復雜定居過程，南北美洲首批定居者的人群動態無法用簡單的人口模型或播散模式進行解釋。

　　之前的基因組研究提出，首批美洲人是在近2.5萬年前與其西伯利亞及東亞祖先分道揚鑣的，并在大約1萬年后分成不同的北美和南美人群。然而，首批美洲人的擴展仍是一個有爭議的話題，僅通過分析當今人口難以理解。

　　Moreno-Mayar提到，盡管遺傳學上已經證明美洲人祖先在更新世末期通過白令陸橋來到這里，但關于美洲最初是否還有其他族群仍有爭議。“這個論點是建立在對早期人類遺骸（古美洲人）形態學分析的基礎上，我們對這些遺骸基因組進行了測序，并發現它們與現代本土美洲人的關系最為密切。”他說。

　　對此，Moreno-Mayar和同事對跨越南北美洲的15個遠古美洲人（他們中的6個距今超過1萬年）的基因組進行了測序。這些結果揭示了美洲人口擴張和多元化的復雜畫面。

　　“美洲人遷移的經典模式是南北運動，在這種運動中，一些人定居在一個地區后就會留下來，而其余的人則會繼續遷移。”Moreno-Mayar 說，“我們的新研究顯示，從北到南的第一次遷移是非常快的，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之前，這里生活著許多美洲土著族群，但我們以前沒有從基因上記錄下來。”Willerslev說。

　　而且，不同人群似乎有進一步的接觸，這些接觸既在局部范圍內發生，也在長距離范圍內發生。研究人員表示，有趣的是，在晚更新世（距今約11700年）存在一個只在南美洲顯現的具有澳大拉西亞人血統的人群。

　　而這些遙遠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。而這一聯系可能與兩個先前未知的基因流事件有關聯。

　　未知流動成紐帶

　　Posth等人分析了49個古老樣本的DNA，這些個體的時間跨度約為1萬年，生活范圍在伯利茲、巴西、中央安第斯山脈和南美洲南部，結果顯示中南美洲人的祖先大多數來自至少三種不同的人流，但都起源于一個祖先血統——他們在1.5萬年前越過白令海峽來到這里。

　　Posth告訴《中國科學報》記者，研究結果顯示，幾乎所有中南美洲人的祖先都來自同一個族群，盡管這個族群在傳入南美洲之前就已經多樣化了。“由于之前研究使用的DNA證據主要基于現代人，這些多基因流動事件無法被察覺，我們的研究突顯了古代DNA數據的力量。”他說。

　　第一個基因流事件將智利、巴西和伯利茲11000年前到9000年前的最古老人群，與美國最古老個體聯系在一起。這表明，克洛維斯人的遺傳祖先進一步向南擴展。但他們至少在9000年前被另一種世系所取代，這使南美洲多個地區的人口保持了長久的連續性。

　　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自加利福尼亞河間島的遠古個體有了關聯。“這可能與考古記錄中該地區當時的人口膨脹有關。”Posth說。

　　另一方面，Moreno Mayar提到，該團隊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。”他說。此外，研究人員表示，在北美中部和東部的抽樣記錄中發現了一個巨大的缺口。“這些論文不是最后的結論。”Posth說。