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科學家重組史前人類基因序列 破解人類進化之謎

青島新聞網  2006-08-14 09:58:28 中國新聞網

 

  中新網8月14日電 據香港文匯報報道,德國的萊比錫普朗克演化人類學研究所近日宣布與美國一家科技公司合作,重組一種絕跡3萬年的史前人類—尼安德特人的基因序列,試圖填補人類進化歷程中幾處空白的片段。

  基因難求 尋集費時

  據介紹,生物
的基因需要不斷修補來維系,生命結束后基因即隨時間分解。因此古生物基因的研究一直處于實驗技術上的瓶頸,首先是長期的水解及氧化過程會損壞基因,若樣本超過100,000年,基因幾乎無法保存。其次是被現(xiàn)代基因污染的問題,因為古代基因過于微量,只要摻雜一些現(xiàn)代基因就會使研究結果產生偏差。

  研究初期所選用的化石為克羅地亞出土的一具屬于45,000年前的尼安德特人的骸骨,上面遺留的基因應該只剩下100多個片段。因此,研究需利用454 Life Sciences新開發(fā)的基因排序技術454 Machine,可以低成本及有效地重組零碎細小的基因片段。

  尼安德特人有否與現(xiàn)代人類混種,他們是否擁有語言能力,大腦的構造如何,膚色如何,以及人口密度等問題已困擾了科學界百多年。若能成功重組尼安德特人的基因,即使只是當中的部分片段,對解開人類史前生活形態(tài)及進化歷程都有極大幫助。

  現(xiàn)在基因重組的研究還處于早期階段,但已碰到許多棘手的難題,其中最麻煩的不外乎尋集可重組的基因。有研究人員表示,大部分尼安德特人的化石中都不含尼安德特人的基因,但卻沾滿了歷年接觸過這些骸骨的研究員的基因。幸好是次研究計劃主持人之一的施溫提.柏保博士(Dr. Svante Paabo)研發(fā)出一種新技術可把近代沾染的基因分離。

  尼安德特人非現(xiàn)代人祖先

  柏保的研究團隊早年曾因比較人類和尼安德特人的粒腺體DNA(mitochondrial DNA)的研究而聲名大噪,他們從兩者的差異幅度提出有力證據指尼安德特人并非現(xiàn)代人祖先,兩者屬平衡發(fā)展的人種。研究結果于1997年發(fā)表在權威生物學雜志《Cell》上,是為研究尼安德特人的里程碑。

  然而,細胞中基因遠較粒腺體DNA難于復制和解讀,454 Life Sciences的副總裁米高.易洪(Michael Egholm)向傳媒指出,被分離出的史前基因中,95%屬于細菌或其他微生物。雖然細菌的基因序列與人類有明顯分別,容易辨認,但經過如此七除八扣后,可用的基因實在所余無幾。而研究員的對策都是“有殺錯,□放過”,把所有史前基因重組后再慢慢辦認。這次研究的第一個目標為復原30億個尼妻德特人的基因元,因此他們需要重組多20倍的600億個基因元。

  除了基因不足和大量雜質引致的工作量大增外,完整性也是研究員要面對的問題。易洪表示從現(xiàn)有的證據看,研究對象的基因組應該沒有遺漏,不過即使后來真的發(fā)現(xiàn)有片段遺失,研究員也可從不同個體中抽取基因,再合組成完整的序列,F(xiàn)時科學界重組其他已絕種的史前動物的基因時,也是使用類似的方法。

  找尋人類特征

  長久以來,科學家都希望透過比較黑猩猩、現(xiàn)代人和尼安德特人三者的基因,從而找出使人類別于其他近親物種的基因。現(xiàn)今科學界大致同意人類與黑猩猩的整體基因差異少于2%,而尼安德特人則擁有96%的人類和4%的黑猩猩基因(正因如此,早年曾有學者提出尼安德特人是介乎現(xiàn)代人與黑猩猩之間的早期智人,亦即進化論的其中一個缺環(huán))。把三組如此相似的基因組合作比較,自然能發(fā)現(xiàn)人類的特征何在。

  考古學者一直在激辯現(xiàn)代人的祖先在4萬5千年前離開非洲首次進歐洲時,有否與當時遍布歐洲的尼安德特人混種。其中一派學者,如芝加哥大學的基因學者布士南(Bruce Lahn)指出混種對現(xiàn)代人有生存優(yōu)勢。由于尼安德培人當時在歐洲已生活了數(shù)萬年,對當?shù)氐臍夂蚝筒《径季邆湎喈敻叩倪m應力。

  相反,在冰河時期還未完結便開始移民歐洲的現(xiàn)代人,由于長期生活在熱帶的非洲,若體質上沒絲毫改變,實難適應寒冷的新環(huán)境。而且,現(xiàn)今的確有證據顯示現(xiàn)代人在演化過程中曾與其他人種混血,只是暫時未能證實這是否尼安德特人。

  無論混種與否,人類與尼安德特人擁有共同的祖先已是毋庸置疑,兩者在大約50萬年前才分流。另外,現(xiàn)代人走出非洲后亦演化出不同的族裔,現(xiàn)存世上較主要的人種為非洲人、亞洲人和印歐人。透過基因研究,有助解釋現(xiàn)代的人種差異是由地理環(huán)境造成,抑或由現(xiàn)代人遷徙過程中與當?shù)赝林旆N而成;旆N說在學界爭拗多年,對尼安德特人基因的研究有望這個困擾多時的疑團,因此許多學者均對有關研究感到興奮。 (李澤銘)

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