研究人員使用最先進(jìn)的古代DNA研究方法 分析了來自美國各地的大量新樣本

大約13000年前，遠(yuǎn)古人類在美洲迅速擴(kuò)張。而且這個故事持續(xù)了幾千年，人類在北美和南美之間進(jìn)行了幾次大規(guī)模的遷徙。然而，沒有文獻(xiàn)記載這些歷史。

幾十年來，科學(xué)家們只能籠統(tǒng)地描述美國人的歷史演變，但這些遠(yuǎn)古人類何時以及如何分布在這片上一直是個謎。

最近《細(xì)胞》和《科學(xué)》發(fā)表的兩項獨立研究稱，研究人員用最先進(jìn)的古代DNA研究方法，分析了大量來自美國各地的新樣本，美國一萬多年歷史的圖景正在慢慢展開。

《科學(xué)》論文的第一作者、丹麥哥本哈根大學(xué)地球遺傳學(xué)研究中心的Jos Vctor Moreno Mayar告訴《中國科學(xué)報》記者，事實上，“美國的人類定居過程非常復(fù)雜”。

這項研究描述了美國祖先變化的大致輪廓。美洲原住民分為古貝林甘人和其他美洲原住民，后者又分為北美和南美美洲原住民的分支。后來，南人向南擴(kuò)張，北人向北遷移?！暗@只是一個粗略的輪廓。美洲原住民的人口歷史要復(fù)雜得多?！蹦字Z馬亞爾說。

此外，“新的研究不僅為從北美到中南美洲的人口流動提供了新的見解，還確定了中南美洲兩個以前未知的基因流動事件?！薄都?xì)胞》論文通訊作者、德國馬克斯普朗克研究所人類歷史研究所考古與遺傳學(xué)部研究員Cosimo Posth在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時表示。

更豐富的樣本

這項新研究涉及的數(shù)據(jù)包括64個新測序的古代DNA樣本，這些樣本橫跨從阿拉斯加到巴塔哥尼亞的廣大地區(qū)，記錄了1萬多年的遺傳歷史。阿拉斯加大學(xué)的考古學(xué)家本波特說：“這些樣本的數(shù)量驚人。”

在此之前，只有6個來自6000年前的美國基因組被測序?？八_斯大學(xué)人類遺傳學(xué)家詹妮弗拉夫指出，研究人員用來解釋美國人進(jìn)化的遺傳模型過于簡單化。

為了填補(bǔ)美國進(jìn)化的空白，《科學(xué)》雜志論文通訊作者、哥本哈根大學(xué)進(jìn)化遺傳學(xué)家Eske Willerslev帶領(lǐng)團(tuán)隊與美國內(nèi)華達(dá)州的Fallon Payut-Shoshone部落合作。

該部落一直在努力保護(hù)在內(nèi)華達(dá)州靈穴發(fā)現(xiàn)的10，700年前的遺骸，并抵制破壞性的基因測試。

“我們已經(jīng)咨詢了土著社區(qū)和地方政府，從骨骼材料中提取DNA并進(jìn)行基因分析。重點是盡量減少取樣過程的破壞性，同時獲得有價值的遺傳信息。我們采用了最新的技術(shù)，從這樣的古代標(biāo)本中提取真正的古代DNA。”波斯特說。

Willerslev將靈洞的數(shù)據(jù)添加到另外14個新的完整基因組中，這些基因組來自從阿拉斯加到智利的10700年前到500年前的時空。

另一方面，波斯特和哈佛醫(yī)學(xué)院的人口遺傳學(xué)家大衛(wèi)賴克團(tuán)隊在《細(xì)胞》年發(fā)表了一個更大的數(shù)據(jù)集。

“我們的工作使這些地區(qū)可用的古代基因組數(shù)量增加了約20倍，讓我們對美洲原住民的歷史有了更全面的了解?！辟嚳苏f，“這個更廣泛的數(shù)據(jù)集揭示了北美、中美洲和南美洲以及北美和南美洲之間的兩個以前未知的共同血統(tǒng)的基因交換?！?

“印第安人真的起源于美洲。作為一個具有遺傳和文化獨特性的群體，他們絕對是這片的原住民?！崩蛘f。從某種意義上說，在冰原南部旅行的人分為兩類：——“南美洲土著人”和“北美洲土著人”。

復(fù)雜遷移

這些遺傳學(xué)證據(jù)揭示了人類在美洲復(fù)雜的定居過程，北美和南美第一批定居者的種群動態(tài)不能用簡單的種群模型或傳播模型來解釋。

先前的基因組研究表明，第一批美國人在近2.5萬年前與西伯利亞和東亞祖先分道揚(yáng)鑣，大約1萬年后分成不同的北美和南美種群。然而，第一批美國人的擴(kuò)張仍然是一個有爭議的話題，僅靠分析當(dāng)前的人口很難理解。

Moreno-Mayar提到，雖然遺傳學(xué)已經(jīng)證明美洲祖先是在更新世末期通過白令陸橋來到這里的，但對于美洲最初是否存在其他族群，仍然存在爭議?！斑@一論點是基于對早期人類遺骸(古代美國人)的形態(tài)學(xué)分析。我們對這些遺骸的基因組進(jìn)行了測序，發(fā)現(xiàn)它們與現(xiàn)代美洲原住民關(guān)系最為密切。”他說。

在這方面，莫雷諾-馬亞爾和他的同事對橫跨北美和南美的15位古美國人的基因組進(jìn)行了測序(其中6位的年齡超過1萬歲)。這些結(jié)果揭示了美國人口擴(kuò)張和多樣化的復(fù)雜情況。

“美國移民的經(jīng)典模式是南北運(yùn)動，一些人在一個地區(qū)定居后會留下來，而另一些人會繼續(xù)移民。”莫雷諾-馬亞爾說，“我們的新研究表明，首次從北到南。

遷移是非?？斓模幌駱渲Ψ植?，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(jīng)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(jìn)一步的接觸，這些接觸既在局部范圍內(nèi)發(fā)生，也在長距離范圍內(nèi)發(fā)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(xiàn)的具有澳大拉西亞人血統(tǒng)的人群。

而這些遙遠(yuǎn)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(guān)。而這一聯(lián)系可能與兩個先前未知的基因流事件有關(guān)聯(lián)。

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(jié)果顯示中南美洲人的祖先大多數(shù)來自至少三種不同的人流，但都起源于一個祖先血統(tǒng)——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(xué)報》記者，研究結(jié)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(jīng)多樣化了。“由于之前研究使用的DNA證據(jù)主要基于現(xiàn)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(shù)據(jù)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(lián)系在一起。這表明，克洛維斯人的遺傳祖先進(jìn)一步向南擴(kuò)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(qū)的人口保持了長久的連續(xù)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(yuǎn)古個體有了關(guān)聯(lián)。“這可能與考古記錄中該地區(qū)當(dāng)時的人口膨脹有關(guān)。”Posth說。

另一方面，Moreno Mayar提到，該團(tuán)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(jù)。”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(fā)現(xiàn)了一個巨大的缺口。“這些論文不是最后的結(jié)論。”Posth說。