自從1984年遠古遺骸中的DNA被首度獲取以來,「古代DNA」這個研究領域已進展到能定序距今數萬年的整個基因組。
從前探討人類遺傳史,要依靠研究現存族群的遺傳差異,推敲過往的演變過程。例如「人類起源何處?」這問題,透過比較各地族群粒線體DNA的差異,而推估出「粒線體夏娃」,使我們得知答案是非洲。
然而現代的狀況未必等同過往,頻繁移民與混血,才是人類歷史的常態。面對更加複雜的問題,像是美洲原住民的起源,或歐洲經歷過哪些外來移民,只憑研究現代的族群,難以得到滿意的答案。
自從1984年遠古遺骸中的DNA被首度獲取以來,「古代DNA」這個研究領域已進展到能定序距今數萬年的整個基因組。
從前探討人類遺傳史,要依靠研究現存族群的遺傳差異,推敲過往的演變過程。例如「人類起源何處?」這問題,透過比較各地族群粒線體DNA的差異,而推估出「粒線體夏娃」,使我們得知答案是非洲。
然而現代的狀況未必等同過往,頻繁移民與混血,才是人類歷史的常態。面對更加複雜的問題,像是美洲原住民的起源,或歐洲經歷過哪些外來移民,只憑研究現代的族群,難以得到滿意的答案。
取樣古代DNA的優勢在於,它就像時間膠囊,保存了某個時光切片。例如古今美洲原住民是否屬於同一族群,本來是困難的問題;但只要定序出古代的美洲原住民基因組,再跟現代族群比較,問題立刻能迎刃而解。歐洲遺傳史更是無比成功的案例:歐洲人歷來的遺傳變化,史上的遷徙、外來混血順序,在上百個古代基因組支持下,架構已經十分清楚。
美洲與歐洲之外,東亞地區遺傳史的研究價值毫不遜色;可惜整個東亞的古代基因組研究發表的論文數量,至今仍然寥寥可數。
東亞第一個研究發表於2013年,定序對象是北京周口店附近、距今約4萬年的田園洞人[見參考資料1]。雖說是「基因組尺度」(genome-wide level),不過田園洞人復原的基因組其實非常殘缺,只有第21號染色體較為完整。儘管如此,這批遠古的DNA,仍提供我們許多寶貴的資訊。
田園洞人遺傳上更接近現代的東亞族群,與歐洲人差異較多,表示那時歐亞大陸上東西方族群已經分家;田園洞人源自尼安德塔人的DNA比例,跟現代東亞人沒有差異,意謂智人與尼安德塔人的混血發生在更早之前,亦表示此化石的型態特徵,都該屬於智人的變異範圍,而不該歸類為尼安德塔人。
至今東亞品質最好的樣本是在2016年發表、取材自尼泊爾安納布爾納保留區的 八個古代基因組[見參考資料[見參考資料2]。這群1250-3150年前居住在喜馬拉雅山區的古人,遺傳上跟現代的青藏高原居民「圖博人」最接近,顯示這個區域數千年來,即使歷經過數次文化轉變,遺傳上仍一脈相傳。
有趣的是,已知現代圖博人族群中,有兩個基因有助於適應高海拔環境:EPAS1和EGLN1。其中EGLN1基因,八位古人都有;但生存在1750年以前的古人,卻都沒有EPAS1,或許兩個基因是在不同年代進入圖博人基因庫。
另一發表於2016年的研究,樣本源自3000年前日本的福島,也就是鼎鼎大名的繩文人[見參考資料3]。繩文人似乎在2萬多年前已經與東亞其他族群分家,符合過往「繩文人長期在日本獨立發展」的論點。相當殘缺的兩個繩文人基因組透漏,繩文人和現代日本人的遺傳差異,小於其他地方的族群,可見繩文人對現代日本族群曾有過DNA貢獻;只是比率不高,估計未滿20%。
最新發現是來自2017年發表的俄羅斯遠東地區古代基因組。與此處7700年前依賴採集漁獵維生的古人、遺傳上接近的現代族群,皆位於黑龍江地區,屬於通古斯語族。有意思的是,當地古今族群沒有經歷過明顯的族群轉換,顯示出相當的遺傳延續性,與歐洲的狀況不同:歐洲採集狩獵族群的血脈,如今皆已融入其他族群,並未獨立保存至今。
由歐洲與美洲的前例可以看出,用古代基因組探討人類遺傳史,威力非凡。可惜東亞地區至今,只有相當零星的幾個研究;而且除了基因組數量稀少,品質普遍也很糟。缺乏各個年代與地區的樣本,就沒辦法進一步交叉比對;DNA品質不佳,也無法深入分析;都限制了古代遺傳學本可大展的身手。
古代遺傳學,是由歐美發展的新興學科,尚未普及於東亞學界;環境濕熱,不利 DNA保存,都是造成東亞在古代遺傳學領域落後的因素。不過往好處想,這也等於還有很大的進步空間,期待不久後的將來,能有更多來自東亞的驚喜。
參考資料:
2 Jeong, C., Ozga, A. T., Witonsky, D. B., Malmström, H., Edlund, H., Hofman, C. A., … & Di Rienzo, A. (2016). Long-term genetic stability and a high-altitude East Asian origin for the peoples of the high valleys of the Himalayan arc. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201520844.
撰文:寒波(作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》同名粉絲團,歡迎參觀、拍打、與餵食)
延伸閱讀:從DNA看尼安德塔人與智人的複雜情史