080831 追溯人類的DNA足跡

轉載於雅虎新聞

科學人 更新日期:2008-08-31 記者:撰文∕斯蒂克斯（Gary Stix）　翻譯∕王心瑩
 
人類花費數萬年光陰才從非洲一路遷徙到南美洲最南端，如今DNA提供了有史以來最清晰的圖像，讓我們一窺其中究竟。

奧薩瑪賓拉登的同父異母兄弟擁有一家開發公司，去年宣佈要建造一座橋樑，橫跨連接紅海與印度洋的曼達布海峽。這個極富野心的計畫若成真，非洲的人們將可經由這座全世界最長的橋樑前往麥加朝聖，且從數十公尺的高空重現人類歷史上最值得紀念的遷徙旅程：約在5~6萬年前，一小群非洲人（幾百或甚至幾千人）搭乘小船穿越這個海峽，再也沒有回頭。

我們無法完全參透那群人離開東非家園的原因，也許是氣候發生變化，或者曾經不虞匱乏的貝類消失了。但有幾件事是相當確定的：最初離開非洲的移民所擁有的身體與行為特徵（腦容積很大、具有語言能力）完全就是現代人類的特徵。從亞洲大陸（今天的葉門）出土的營地遺跡看來，他們在數萬年間跨越各個大陸與陸橋，一路遷徙到南美洲最南端的火地島。

科學家費盡千辛萬苦，收集到許多化石骨骼和矛尖之類的工具，當然能對這段遷徙歷程有比較深入的認識，但古代遺物總是太少，無法為如此久遠的歷史提供完整的圖像。過去20年來，族群遺傳學家開始能夠填補考古人類學記錄上的這塊空白了，在他們眼中，現代人類早期一路遷徙，彷彿留下一路的「遺傳麵包屑」可供追蹤。

人與人之間的DNA幾乎完全相同，也就是說，所有人的基因組都包含30億個核酸，這些「字母」有多達99.9%是相同的，但混雜其中的另外0.1%則是關鍵的差異所在。若是比較東非人和美洲原住民在這部份的差異，便可得出人類血統的關鍵線索，以及從一個大陸遷徙到另一大陸的確切過程。到了最近幾年，在遺傳學家眼中，只由父傳子或母系遺傳的DNA已等同化石證據；最新的研究更使科學家調整關注焦點，現在他們不只看少數幾段單獨的DNA，而是放寬視野，研究散佈在整個基因組裡的幾十萬個核酸。

廣泛掃描DNA的結果，已經為人類在全球的遷徙過程提供了空前精確的路線圖，有些研究甚至是近幾個月才剛發表。這項研究能為「現代人類起源於非洲」的說法背書，也顯示非洲是遺傳多樣性的儲藏庫，從而涓滴流出到全世界各個地方去。這棵遺傳親緣樹的根部是從非洲桑人開始，最後新生的分枝則是南美洲印第安人和太平洋島民。

人類遺傳歧異度的研究（可說是一種史學的全球定位系統）可追溯到第一次世界大戰，當時有兩位醫師研究駐紮在希臘第撒隆尼基的士兵，發現一種特定血型的出現率會依國籍不同而有所差異。1950年代，卡瓦利–斯福札（Luigi Luca Cavalli-Sforza）正式開始研究各個族群的遺傳差異，方法是檢視各自的血型蛋白，而這些蛋白質之所以不同，是因為製造它們的基因並不相同。

接著在1987年，美國加州大學柏克萊分校的肯恩（Rebecca Cann）和威爾森（Allan Wilson）發表了一篇開創性的論文，他們分析經由母系代代相承的粒線體（細胞裡製造能量的胞器）DNA後指出，人類所有族群都是20萬年前一位非洲女性的後代。媒體立刻以「粒線體夏娃」為頭條標題來報導這項發現（儘管以聖經人物為名，這個夏娃並不是第一個女性，只是她的血統一路傳承至今。）

一切都與夏娃有關

在粒線體當中，無益也無害的中性突變發生速度快、機率相對可預測，因此這胞器就像個「分子時鐘」，只要計算兩群人或兩個譜系之間突變數量的差異（就像時鐘滴答了幾下），研究者就可繪製遺傳樹圖，回溯出兩者共同的祖先，即「粒線體夏娃」或繁衍出新譜系的另一位女性。比較各地區不同譜系的繁衍時間長短，就可建構出人類遷徙的時間表了。

1987年之後，人類多樣性的資料庫益發擴充，又加入了只由父傳子的性染色體「Y染色體」，這種男性遺傳的DNA含有好幾千萬個核酸，比只有1萬6000個核酸的粒線體DNA多了很多，大大提升了研究人員區辨各族群的能力。仔細分析各族群的粒線體DNA和Y染色體DNA，可以得到幾百個遺傳標記（指DNA出現特殊突變的位置，可用來識別特定譜系）。

人類在幾萬年間由非洲遷徙至美洲，現在我們已經可以描繪出當時的路徑，那就像是旅行者在彼此相接的高速公路上前進，只不過速度極其緩慢。我們可以借用「英文字母加數字」的道路標示方式來表示各個遺傳標記，以Y染色體來說，先由M168公路（等同遺傳標記）跨越曼達布海峽，沿著M89向北穿越阿拉伯半島，接著在M9右轉，經過美索不達米亞，一直走到中亞的興都庫什山北方區域，再於M45左轉，到了西伯利亞之後，右轉沿著M242一直向東走，最後跨越陸橋來到阿拉斯加，此時走M3，繼續前進至南美洲。

粒線體DNA和Y染色體至今仍是很有用的分析工具，美國國家地理學會、國際商業機器公司（IBM）和韋特家族基金會集資4000萬美元，預計推動一項運作至2010年的研究，便有賴這些工具來完成。這個「基因地理計畫」獲得10個區域性學術機構的協助，要在全球各地收集10萬名當地居民的DNA。計畫主持人韋爾斯（Spencer Wells）說：「我們的重點是要研究人類遷徙過程的細節。」研究人員在一份近期發表的論文中指出，經過了10萬年，南非的郭依桑人一直與其他非洲人擁有不一樣的遺傳特性。另一項研究則發現，黎巴嫩人的一部份基因庫顯示，他們同時擁有基督教十字軍和阿拉伯半島穆斯林的血統。