我们都知道DNA是记录生物遗传信息载体,它里边记载了非常多的重要信息。但以前我们之前的认识是,生物死掉以后它的DNA就被降解了,死的越久的生物DNA就破碎的越厉害,很难有研究价值,然而在上个世纪80年代,随着分子生物学技术飞速发展,尤其是PCR 扩增技术的出现以及对古DNA研究的深入,考古学家和分子生物学家将以古DNA研究为主导的现代分子生物学引入传统考古学研究领域,形成了一个新的交叉学科——分子考古学(Molecular Archaeology)。
分子考古学主要利用分子生物学技术,对出土的古代的生物样本进行分子水平(DNA)上的考古研究。分子考古学在古代生物和现代生物的谱系研究方面有非常重要的作用,尤其是在人类起源与进化,人类迁徙路线等方面给出了非常多的切实证据。
现在国际上公认的首例古DNA研究是1984年Higuchi等成功地从博物馆保存的当时已灭绝140多年的斑驴风干的肌肉中提取出DNA,克隆并测序了两段mtDNA序列。
然后在1985年,分子考古学界大佬Pääbo从距今2400多年的埃及木乃伊中也成功克隆出人类古DNA,该研究引起了当时学术界的广泛关注,并由此在世界上掀起了人类古DNA研究的热潮。[1]
其实早在1980年,中国科学院生物物理所的王贵海研究员和陆传宗研究员,就对距今2000年多前的长沙马王堆汉墓女尸进行了肝脏的核酸分离和鉴定。这比Higuchi等人分析提取古DNA整整早了4年,而且是从2000年前的古尸上提取的,难度跟1985年的Pääbo等人从2400年的木乃伊中提取DNA难度接近。
但可惜这一成果当时只发在了《生物化学与生物物理进展》(PIBB)这一国内刊物上,还没有英文版。而PIBB直到2016年才进的SCI,目前只有0.2分。
可以说,这项研究本应该是整个分子考古学的开山之作,只能说这一重要成果,因为当时缺少重视,缺乏国际视野,被埋没了。现在只在非常少数的文章中会看到这篇引用,甚至谷歌学术里都没有收录这篇文章。
近一个世纪以来,现代人起源的问题一直受到国际学术界的普遍关注,其中对人类起源问题的争论主要集中于两大相互对立的学说:多地区起源说和非洲起源说。早期的研究者主要通过古人类化石进行该问题的研究。但已发现的化石材料在时间上和空间上都存在非常大的局限性,故两种学说在论证上都面临着很多困难。
比如吴新智院士与沃波夫(Milford H. Wolpoff)、索恩(Alan Thorne)早在1984年就提出了“多地区进化说”,他们认为人类并不是单一的非洲起源。非洲起源中最重要的一点是“替代说”,就是说虽然全世界在某一时期都出现过古人类,比如丹尼索瓦人和尼安德特人等等,但是后来这些人类都灭绝了,只有非洲走出来的智人成了人类的主宰。
但在当时西方世界分子学考古研究中否定了这一假说,支持“非洲起源说”与“替代说”。比如1987年美国加州大学的Cann等分析了145位不同人种妇女胎盘mtDNA样本,提出了“线粒体夏娃学说”,认为现代人类在距今140,000 ~ 290,000年前起源于非洲,后又向世界各地扩散并完全取代了当地人类,从而验证了人类非洲起源说。1997年,Gibbons等又根据Y染色体研究结果提出了“亚当学说”,认为最早的男性出现在非洲,与“夏娃学说”相吻合。此外,科学家们还对不同人群的mtDNA进行了大规模的研究,其结果均支持“非洲起源说”。
其中给了多地区进化说致命一击的,是1997年,德国慕尼黑大学的Pääbo领导的研究小组对1856年发现于德国杜塞尔多夫附近尼安德特河谷的Feldhofer山洞内、距今约4万年的尼安德特人样本进行了研究,认为尼安德特人与现代人的祖先相距甚远,是介于现代人和黑猩猩(chimpanzee)之间的过渡类型,并支持现代人非洲起源说。这项研究被《Science》评为1997年的十大发现之一。
吴院士的研究假说在当时被认为是错误的研究,据吴院士回忆,当时在美国做这方面研究的同行都得不到研究经费了,因为学界认为他们的研究是错误的。
可以说,吴院士当时的遗憾,也是中国分子考古学的一个遗憾。我国虽然早在1980年就有科学家开始研究古人类DNA工作,但一直没有受到重视,在国际上如火如荼的进行古人类DNA研究的时候,中国是缺位的。
直到1998年,吉林大学考古系与生命科学学院才合作建立了国内第一个从事专业古 DNA研究的实验室。而这个时间Pääbo的研究已经被《Science》评为1997年的十大发现了。
可以说我们在分子考古学的起步是非常晚的。
但让人欣慰的是,后来我国分子考古学的发展是非常迅速的。
在吉林大学设立了第一个古DNA研究实验室后,复旦大学、中国地质大学,中国社会科学院考古研究所、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等也先后建立了古DNA实验室,并且伴随着新一代测序技术(NGS)的蓬勃发展,开展了大量的全基因组研究(WGS),取得了非常多的成就。
比如古脊椎所成功地从青藏高原白石崖溶洞土壤沉积物中提取出丹尼索瓦人的线粒体DNA,表明丹尼索瓦人自倒数第二次冰期至末次冰期都生活在青藏高原,并且与阿尔泰山脉地区的晚期丹尼索瓦人有最紧密的遗传联系,进一步证实丹尼索瓦人曾广泛分布于欧亚大陆东侧,该研究对厘清东亚古人类演化历史和现代人起源问题具有重大意义。[2]
而曾经在1997年给了吴院士的假说致命一击的分子考古学大佬Pääbo,在2010年联合了,包括美国、英国、克罗地亚、俄罗斯、西班牙、爱尔兰、中国等国科学家合作在美国《科学》杂志上发表了长篇论文,证实了尼安德特人与现代型人类的祖先之间存在基因交流。这一研究又给了替代说致命一击。
而现在越来越多的研究发现,使得两种不同的人类起源假说开始融合,非洲是主要起源地,但在“走出去”的过程中与本地古人类发生了多次混合。
今天的我们,每个人体内或多或少都带着尼安德特人和丹尼索瓦人的基因。