Svante Paabo：人體內之尼安德塔人基因線索

遺傳學家Svante Paabo分享規模遍及全球的研究成果，並說明早期人類在離開非洲後和尼安德塔人交配的DNA證據（是的，大部份的我們有尼安德塔人的DNA）。他也說明由一塊幼兒指頭小小殘骸如何足以辨識出一個前未發現的新人種。

我想要談的是

我們從研究

活著的人

和滅絕人種的基因組中可以學到什麼。

但在那之前，

我要提醒你們一些你們已經知道的事：

我們的基因組，我們的基因物質，

存在於我們身上幾乎所有細胞內的染色體中，

以DNA的形式存在，

即著名的雙重螺旋分子結構。

而且這些基因資料

是以四種簡稱為

Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ的鹼基

組成的序列。

基因資料有兩組──

一股(線)上一組──

這點很重要，

因為當新細胞形成時，DNA的雙股會分開，

單股各自為模板，與(複製出的)新股合成為兩條雙股DNA

這是一個近乎完美的複製過程。

當然!自然界沒有任何東西

是完美無瑕的。

因此有時會出錯而

置入錯誤的字母(鹼基)。

舉例來說，當我們比較

演說廳內所有人的DNA序列，

我們就會看到

這類突變的結果。

拿我的基因組跟你們的比較，

在我們之中，大約每1,200或1,300個鹼基

就會出現不同之處。

而且這些突變

有大概的週期，隨歲月不斷積累。

所以若加入黑猩猩來比對，差異又更大了。

大約每一百個字母(鹼基)就有一個

跟大猩猩不同。

而且若你對一段DNA

或是整個基因組的進化史有興趣的話，

可以利用這些觀測到的差異

來重現DNA的進化史。

一般我們以這樣的樹狀圖

來繪製我們對進化史的概念。

以這個例子來說，就是個簡單的例子。

這兩個人類DNA序列

可追溯到最近的同源祖先。

時間再往回推，就可推出和黑猩猩有同源祖先。

而且因為這些突變的發生

可依時間作大概推算，

你們可以把這些差異

轉換成估算的時間，

一般而論，這兩個人類

可被推算出在大約五十萬年前有同源祖先，

跟黑猩猩的話，

推算出的時間是在五百萬年前左右。

這麼說吧，這些年來發生的事──

精密科技的問世

讓我們得以非常快速地檢視很多、很多的DNA。

所以僅僅幾個小時，我們就可以

檢測出全套人類基因組。

當然人類每個個體都有兩組基因組：

一組來自母親，一組來自父親。

而且約三十億字母(鹼基)的長度。

大家會在我身上找到兩組基因組，

我們拿其中一組基因組來檢驗，

約有三百萬不同之處

大概是這個數字。

然後你也可以開始研究

這些基因的差異

在這世界的分佈情形。

而且若這麼做，

你會發現在非洲有某一數量的基因變異(突變)。

若你研究非洲以外的地區，

你觀察到的基因變異較少。

奇怪吧!

因為在非洲的人比在非洲外的人

少了約七、八倍。

然而非洲內的人

發生更多的基因變異(突變)

況且，我們在非洲外發現

幾乎所有基因變異

與在非洲內找到的DNA序列

有密切關係。

但若你們看看非洲內，

有處基因變異

在非洲外完全沒有相近的排列。

那麼可以解釋這個的模式是

部分基因變異的非洲人，而非全基因變異人口，

移居到地球其他地方。

再加上利用基因差異斷定時間的技術，

讓我們對現代人類

有這樣的了解：

根本上難分你我的人類

是最近約十萬至二十萬年前

在非洲進化而來的。

稍後約五萬到十萬年前

離開非洲

到世界其他地方殖民。

所以我常喜歡說

以基因組的觀點來看，

我們都是非洲人。

我們不是現今住在非洲內

就是最近出走非洲的那群。

另一個現代人類的

最近起源的推論是

基因變異

廣泛地分佈在全球

各個地方，

而且以全版面的角度來看

往往呈梯度變化。

由於有很多基因變異，

就有不同的梯度變化，

這意味著若我們可以測出DNA序列──

個體的基因組──

我們可以相當準確地判斷

這個人是從哪裡來的，

若其父母或祖父母

沒有經常四處遷徙。

但這是不是表示

如很多人想的那樣

不同族群的人，基因差異很大，

是不是不同洲的人差異會更大?

嗯，我們也可以開始問這樣的問題。

舉個例子，有個計畫在執行中

要為世界不同地方的一千個人

排列基因組。

研究人員已經在非洲兩個族群中

完成185個人的DNA序列。

在歐洲和在中國已排出序列的

人數也大概同樣多。

那麼我們便可開始指出找到多少基因變異，

在這些個體DNA排序中，

單一個人的鹼基有多少變化。

答案是很多：有三千八百萬個變異處。

但我們也可以問：非洲人和非非洲人

有任何完全差異嗎?

也許我們大部份的人會想到的

最大差異曾經存在過。

而「完全差異」

我所指的差異是

非洲內的人在某個「特定位置」，

「百分之百」有「相同的字母(鹼基)」，

而每個在非洲外的人則有「另一個字母(鹼基)」。

這個問題的答案是，數百萬的差異之中，

沒有這樣一個「完全差異」的位置。

這也許出人意料。

也許有某個人的序列被弄錯了。

所以我們可以稍稍放寬條件來問：

我們發現有多少位置是

95%非洲內的人

有「相同變異」，

而在同樣的位置，95%非洲境外人則有「另一變異」，

得到的數字是12。

所以很意外吧

這意味著當我們看著人群，

看到某個來自非洲的人、

看到某個來自歐洲或亞州的人，

我們不能百分之百說中

「某人」基因組之「某處」具有「何種鹼基」。

而且只有12個位置

我們能期望有九成五的正確率。

這也許令人驚訝。

我們當然可以用肉眼盯著這些人

並相當容易地分辨他們或其祖先從哪裡來。

也就是說

我們看到的這些特徵

是很容易就看得到的──

相貌特色、髮色質量、皮膚顏色──

並非由各類單一、重要的基因決定其作用，

而是由很多不同的基因變異決定，

且這些變異似乎在世界各地

發生的頻率(次數)也不同。

另外一件事與我們可以很容易地

在彼此身上看得到的特徵有關。

我認為值得想想，

就字義來說，

這些特徵的確是在我們身體表面。

如我剛剛說的

相貌特色、髮色質量、皮膚顏色。

然而各洲間還存有諸如此類的不同特色

可說是不勝枚舉，

像是我們如何代謝我們吃進去的食物

或是

我們的免疫系統如何應付

企圖侵犯我們身體的病菌。

然而這些是我們身體的各部

直接與周圍環境互動，

你也可以說是「正面對峙」。

很容易想像

何以身體特定的某些部份

一受到「環境淘汰(選擇)」威脅

就轉換這些受環境衝擊

的基因頻率。

但若我們看身體其他

不直接與環境互動的部份，

我們的腎臟、肝臟、心臟，

就很難

憑這些器官

判斷他們來自世界的何處。

所以有這層了解，我們發現

另一件有趣的事

人類最近共同的起源在非洲，

而且當時這些人類出現

距今大約十萬年前，

他們並不是單獨存在地球上。

那時候有其他人種存在，

最有名的大概是「尼安德塔人」──

在左邊

較健壯的人型，

右邊的是現代人類骨骼──

在幾十萬年前

就生活在西亞和歐洲。

所以有個有趣的問題，

那時我們相遇，發生了什麼事?

尼安德塔人怎麼了?

為了回答這樣的問題，

我的研究團隊在過去25年來

研究如何從尼安德塔人

和絕種動物

的幾萬年遺骸

萃取DNA。

所以這牽涉到許多技術性問題

像是如何萃取DNA，

如何把它轉化成可以排序的形式。

操作必須非常小心謹慎

以避免自己造成的

實驗污染DNA。

結合這些可以快速

排列出大量DNA分子的方法

讓我們在去年

得以呈現首版尼安德塔人基因組，

所以你們任何人

都可以在網路上找到尼安德塔人基因組，

或至少看得到目前能重現的

55%尼安德塔人基因組。

你們可以開始將之

與現今活著的人類基因組做比較。

接著你們也許

想問一個問題

現代人類和尼安德塔人相遇時，發生什麼事?

有沒有混種？

提問的科學路徑是

去看南歐出土的尼安德塔人之基因組

然後將其基因組

與現今活著的人類作比對。

所以我們接著

分析一對對的個體

以兩個非洲人開始，

看這兩個非洲人的基因組，

找出他們互不相同的地方，

並在每個案例中提問：尼安德塔人是怎麼樣的人?

其基因組與這個非洲人吻合或是另一個?

研究人員會預期沒有任何差異，

因為尼安德塔人從來沒到過非洲。

機率應會均等，沒有任何理由

與兩非洲人的任何一個相近。

分析的結果也的確是這樣。

依統計數字來說，沒有任何差異

可供說明兩非洲人誰更類似尼安德塔人。

但我們來看看

歐洲人的和非洲人的又不同了。

尼安德塔人

和歐洲人相似度高

而不似非洲人。

這種結果同樣也出現在

中國人相對於非洲人，

尼安德塔人和中國人的相似度高。

意外吧

因為尼安德塔人從未到過中國。

因此，我們有這套構想

現代人類祖先大約在十萬年前

離開非洲，

他們遇見了尼安德塔人。

可能他們在中東首度照面，

在當時是尼安得塔人的居住地。

接著他們可能在那裡混種，

那麼這些現代人類

就成了

非洲外所有人類的祖先，

這些帶有尼安德塔人元素的現代人類

遷移到世界各地。

因而今天，在非洲境外的人

有約2.5%的DNA

來自尼安德塔人。

現在有尼安德塔人的基因組在手

作為參照，

還有先進的科技技術

可檢測古代的殘骸

和萃取DNA，

我們便應用這些技術資源在世界各地的研究。

我們第一個造訪的地方是在南西伯利亞

的阿爾泰山，

一個叫丹尼索瓦(Denisova)的地方，

在這座山的洞穴內，

考古學家在2008年

發現一塊極小的骨頭

這個是複製品，

他們發現這是屬於

人類小指骨。

保存得相當好，

所以我們能測出這個人的DNA，

所獲得的資料甚至比測

尼安德塔人的DNA還來得更多，

我們將其與尼安德塔人和現今人類的

基因組做比對。

由這個人的DNA序列發現

其與尼安德塔人約在六十四萬年前

有共同起源 。

而追溯至八十萬年前

才與現今人類

有相同起源。

所以這個人來自於某個

與尼安德塔人有相同來源的族群，

但更早且有悠久而獨立的歷史。

我們稱這個族群的人類──

也就是我們首次

從這塊小小骨頭研究出來的人種──

「丹尼索瓦人(Denisovans)」，

以發現這塊骨頭的地方命名。

所以我們能在丹尼索瓦人(Denisovans)DNA

尋求同樣的東西如同對尼安德塔人的探索：

他們有跟現今人類的祖先混種嗎？

倘若我們這麼問，

並將丹尼索瓦人的基因組

與世界各地的人做比較。

我們意外的發現

今日住在西伯利亞一帶的人身上

沒有任何丹尼索瓦人的DNA血緣。

但在巴布亞新幾內亞(Papua New Guinea)及

美拉尼西亞(Melanesia)和太平洋上的其他島嶼，找到它的「足跡」。

所以這可能意味著

丹尼索瓦人在過去所到之處範圍甚廣，

不過我們認為美拉尼西亞人的祖先

未曽到過西伯利亞

所以研究這些

已絕種人類的基因組，

我們便可得到當時現代人類出走非洲的

世界的概況。

西方有尼安德塔人，

東方有丹尼索瓦人，

也許還有其他的人種

只是我們還未發現。

我們不是很確定這些不同人種(族群)的疆界在哪，

但我們知道在南西伯利亞

有尼安德塔人和丹尼索瓦人，

至少過去某時曾在那出現。

然後現代人類在非洲某處出現，

離開非洲後，可能到中東。

他們遇到了尼安德塔人，與他們混種後，

行蹤遍及世界各地，

並在東南亞的某個地方，

他們碰到丹尼索瓦人和他們混種

接著進入到太平洋一帶。

然後這些早期的人種消失了，

但他們遺留的小小一部分至今

仍殘存在某些人體內，

因為非洲境外人的DNA 有2.5%

來自尼安德塔人。

在美拉尼西亞的人

事實上有另外約5%的基因

來自丹尼索瓦人。

那麼就是說

畢竟還是有些完全差異

存在非洲境內和境外的人

因為在非洲境外人

有這種古代元素在他們基因組，

是來自滅絕人種的基因

而非州內的人則沒有，是這樣嗎?

我可不這麼認為。

現代人類可能

出現在非洲某個地方

當然他們散佈在非洲各處，

那時有更早期的人種存在那裡。

因為我們在其他地方混種，

我可以肯定有一天，

我們或許將有一組基因組

是屬於非洲內更早期人種的，

我們會發現這些更早期人種

已和早期現代人在非洲混種。

所以結論是

我們從研究現今人類

和滅絕人種的基因組

學到了什麼？

我們可能學到很多事，

但我認為最值得一提的是

我領悟到「人類一再地融合」。

我們和更早期的人種混種，

不論我們是在哪裡遇到他們，

自那以後，我們彼此融合。

謝謝你們的參與。

（掌聲）