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科学家重组史前人类基因序列破解人类进化之谜

中华网科技 http://tech.china.com 2006-08-14 10:20:33

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　　据香港文汇报报道，德国的莱比锡普朗克演化人类学研究所近日宣布与美国一家科技公司合作，重组一种绝迹3万年的史前人类—尼安德特人的基因序列，试图填补人类进化历程中几处空白的片段。
　　
　　基因难求　寻集费时
　　
　　据介绍，生物的基因需要不断修补来维系，生命结束后基因即随时间分解。因此古生物基因的研究一直处于实验技术上的瓶颈，首先是长期的水解及氧化过程会损坏基因，若样本超过100,000年，基因几乎无法保存。其次是被现代基因污染的问题，因为古代基因过于微量，只要掺杂一些现代基因就会使研究结果产生偏差。
　　
　　研究初期所选用的化石为克罗地亚出土的一具属于45,000年前的尼安德特人的骸骨，上面遗留的基因应该只剩下100多个片段。因此，研究需利用454 Life Sciences新开发的基因排序技术454 Machine，可以低成本及有效地重组零碎细小的基因片段。
　　
　　　尼安德特人有否与现代人类混种，他们是否拥有语言能力，大脑的构造如何，肤色如何，以及人口密度等问题已困扰了科学界百多年。若能成功重组尼安德特人的基因，即使只是当中的部分片段，对解开人类史前生活形态及进化历程都有极大帮助。
　　
　　现在基因重组的研究还处于早期阶段，但已碰到许多棘手的难题，其中最麻烦的不外乎寻集可重组的基因。有研究人员表示，大部分尼安德特人的化石中都不含尼安德特人的基因，但却沾满了历年接触过这些骸骨的研究员的基因。幸好是次研究计划主持人之一的施温提.柏保博士(Dr. Svante Paabo)研发出一种新技术可把近代沾染的基因分离。
　　
　　尼安德特人非现代人祖先
　　
　　　柏保的研究团队早年曾因比较人类和尼安德特人的粒腺体DNA(mitochondrial DNA)的研究而声名大噪，他们从两者的差异幅度提出有力证据指尼安德特人并非现代人祖先，两者属平衡发展的人种。研究结果于1997年发表在权威生物学杂志《Cell》上，是为研究尼安德特人的里程碑。
　　
　　　然而，细胞中基因远较粒腺体DNA难于复制和解读，454 Life Sciences的副总裁米高.易洪(Michael Egholm)向传媒指出，被分离出的史前基因中，95%属于细菌或其他微生物。虽然细菌的基因序列与人类有明显分别，容易辨认，但经过如此七除八扣后，可用的基因实在所余无几。而研究员的对策都是“有杀错，□放过”，把所有史前基因重组后再慢慢办认。这次研究的第一个目标为复原30亿个尼妻德特人的基因元，因此他们需要重组多20倍的600亿个基因元。
　　
　　　除了基因不足和大量杂质引致的工作量大增外，完整性也是研究员要面对的问题。易洪表示从现有的证据看，研究对象的基因组应该没有遗漏，不过即使后来真的发现有片段遗失，研究员也可从不同个体中抽取基因，再合组成完整的序列。现时科学界重组其他已绝种的史前动物的基因时，也是使用类似的方法。
　　
　　找寻人类特征
　　
　　　长久以来，科学家都希望透过比较黑猩猩、现代人和尼安德特人三者的基因，从而找出使人类别于其他近亲物种的基因。现今科学界大致同意人类与黑猩猩的整体基因差异少于2%，而尼安德特人则拥有96%的人类和4%的黑猩猩基因(正因如此，早年曾有学者提出尼安德特人是介乎现代人与黑猩猩之间的早期智人，亦即进化论的其中一个缺环)。把三组如此相似的基因组合作比较，自然能发现人类的特征何在。
　　
　　　考古学者一直在激辩现代人的祖先在4万5千年前离开非洲首次进欧洲时，有否与当时遍布欧洲的尼安德特人混种。其中一派学者，如芝加哥大学的基因学者布士南(Bruce Lahn)指出混种对现代人有生存优势。由于尼安德培人当时在欧洲已生活了数万年，对当地的气候和病毒都具备相当高的适应力。
　　
　　　相反，在冰河时期还未完结便开始移民欧洲的现代人，由于长期生活在热带的非洲，若体质上没丝毫改变，实难适应寒冷的新环境。而且，现今的确有证据显示现代人在演化过程中曾与其他人种混血，只是暂时未能证实这是否尼安德特人。
　　
　　　无论混种与否，人类与尼安德特人拥有共同的祖先已是毋庸置疑，两者在大约50万年前才分流。另外，现代人走出非洲后亦演化出不同的族裔，现存世上较主要的人种为非洲人、亚洲人和印欧人。透过基因研究，有助解释现代的人种差异是由地理环境造成，抑或由现代人迁徙过程中与当地土著混种而成。混种说在学界争拗多年，对尼安德特人基因的研究有望这个困扰多时的疑团，因此许多学者均对有关研究感到兴奋。
　　

作者：李泽铭　来源：

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