在我们生活着的世界上,有许许多多说着不同语言不同肤色的各种各样的人、那么我们都是从哪里来的呢?是不是有共同的祖先呢?在大家都认为达尔文已经把答案告诉我们的时候,却有人提出了自己的观点……究竟是什么呢?请听遗传学家斯宾塞·威尔斯在TED的著名演讲:建立整个人类的家谱。
【演讲内容】
Jambo, bonjour, zdravstvujtye, trayo:在过去六周里,这几种不同的语言我多多少少都讲过一点。那时候我有一个很疯狂的旅程,我想我应该跑了有十七个国家吧,这是为了去查看我们那个项目进行得怎么样。等一下我就会向你们讲讲这个项目。我去了一些十分美丽的地方,像蒙古、柬埔寨、新几内亚和南非,我还到过坦桑尼亚两次,而第一次是一个月之前。
如果你有机会进行这种旋风式的环球旅程,那真的很好,原因有很多, 首先你可以看到很多不可思议的事,同时你还能通过世界各地不同的人去比较这些不同的地方。最重要的是,你很快就会意识到,不是我们有多像一个整体——尽管这也是我等一下会跟你们讲到的——而是我们彼此有多么的不同。世界上真的是有太多太多的不同了,六十五亿人口,讲着六千种不同的语言,他们还有不同的肤色,还有高有矮,有胖有瘦。像我这样旅行,无论你走在哪个大城市的街道上,当你看到这么多不同的人种,你一定会感到惊讶。
怎样解释这种多样性呢? 这正是我今天要讲的——通过遗传学(尤其是人口遗传学)来说明这种多样性是如何产生的,还有,它的产生用了多长时间。讲人类多样性的问题,就像讲那些重要的科学问题一样,很难一下子讲清楚。不过我们可以把这个大问题分解成一些小问题,然后一个个解决。
第一个小问题与人类的起源有关。我们到底有没有一个共同的起源呢? 如果有的话(我想这也是在场的每个人都赞同的),这个起源发生在什么时候?我们是从什么时候开始作为一个物种存在的呢? 我们形成不同的人种又有多久了呢?
第二个小问题和上面的问题有关,但又有些不同。 那就是如果我们真的拥有一个共同的起源的话,我们是怎样扩散到世界各个角落, 又是怎样在这个过程中产生不同的人种、 不同的生活方式、不同的样貌、 不同的语言的呢?
人类起源这个问题和很多其他的生物学问题一样,好像达尔文在一个多世纪前就已经给出了答案。在《人类的起源》中,他写道: “在世界的各个地区,那些生存着的哺乳动物都和该地区已灭绝了的物种紧密相连。因此,在以前,非洲有可能存在着现已灭绝了的猿类,那时它们和大猩猩以及黑猩猩一起生存。而这两个物种是现今人类最接近的物种, 由此可见,人类的早期祖先最有可能生活在非洲大陆上,而不是其他地方。”
这样问题就解决了,既然我们都已经回答了人类起源这个问题啦,我们回家吧。等等,其实不是的。因为达尔文讲的是我们的远祖,我们和猿类共同的祖先。很明显,猿类起源于非洲大陆。它们大概是在二千三百万年前出现在化石记载上的。 实际上,在那时,因为板块构造很不稳定,非洲板块便在印度洋上漂来漂去,这使得非洲和其他大陆相互分离开来,又在大约一千六百万年前,非洲板块撞到了欧亚板块, 这就是所谓的“第一次非洲物种外流”。 那时候离开非洲的猿类到达了东南亚, 演变成了长臂猿和猩猩,而那些留在非洲的猿类则演变成了大猩猩、黑猩猩和我们人类。 所以,没错,如果你讲的是我们和猿类的共同祖先,只要看看化石上的记载,就能清楚地知道我们起源于非洲。
但是这并不是我要讲的问题。 我讲的是人类的祖先, 像我们一样的物种, 如果它们现在就坐在这里,如果它们就盯着你的肩膀上面看,你不会吓得像我这样往后一跳。那怎样才算是人类的祖先呢? 如果要追溯起源, 我们都能够找到人类和世界上所有生命的共同起源。这是因为DNA把我们联系在一起了。所以,如果你真的要追溯到十多亿年前,你甚至也可以找到我们和梭鱼、细菌、蘑菇共同的祖先。但是我们这里要讲的是人类的祖先。那怎么研究呢?
古生人类学已经研究了很多年了。研究者挖掘出地下的古生物遗迹后, 会根据形态学(也就是生物怎样形成)将它们进行分类,而这种分类又通常是根据头骨的样子进行的,好比说“这个比那个看起来更像我们一点点,那么,想必这个就是我们的祖先了,想必我就是从这个生物直接演化来的。”
我得说,在人类祖先的问题上,古生人类学确实向我们提供了多种极有价值的可能性, 但是却没有给我们提供每种可能性的概率,而这恰是科学家们真正需要的。这是什么意思呢?这里有个很好的例子: 这是三个灭绝了的原始人类, 每个都可能是人类的祖先。它们都是利基家族在奥杜韦峡谷以西发掘出来的,也都生活在差不多同一个时期。从左到右,分别是直立人、能人和南方古猿。南方古猿现在被叫做鲍氏傍人,也就是粗壮型南方古猿。这三个已经灭绝了的物种,存在于同一个空间,同一个时间。这说明这三个物种不可能每一个都是我们的直系祖先,那到底哪一个才是呢? 所以说,古人类学提供给我们的只是可能性,而不是我们真正需要的概率。
另一个不同的方法是,利用人们目前仅有的一点最新数据观察人体形态——不过也是主要看头骨的形状。第一个系统利用这种方法的人是林奈。卡尔·林奈是十八世纪瑞士的一个植物学家,当时,他就靠着自己一个人,把地球上所有的生物体作好了分类。如果是你,你会觉得自己是在做一份十分艰难的工作吗?但他却做得十分不错。他对大约一万两千种不同的物种进行了分类,并记录在了《自然系统》中。他还创造了“智人”这个名词——在拉丁文中,意思是“有智慧的人”。但是看到世界上有那么多不同的人种后,他说:“我们似乎只是差别细微的亚种,或者只是不同类的智人。”他也谈到非洲人、美洲人、亚洲人和欧洲人,还有一个公认带有种族主义色彩的词,他称之为“monstrosus(巨人)”。这个词基本上囊括了所有他不喜欢的人,包括虚构的人,比如精灵。
我们很容易对这个结果嗤之以鼻——或许这个研究的意图是好的,但这终究是达尔文以前,一个十八世纪的科学家极其愚昧的想法罢了。不过,在二三十年前,你要是去上人类学课, 很多时候,你学的基本上还是一样的人类分类呢。在三四十年前,以卡尔顿·库恩为代表的人类学家认为,在直立人时代,人类种族就已经产生分支了,而现在已经是后达尔文时代了,所以,人类种族产生分支已经有不止一百万年了。但是有什么证据呢?很少很少,不过只有形态学和许许多多的猜想罢了。
我今天要跟大家讲的, 也就是现在我要讲的,是个全新的研究方法。不是光靠走出去猜想谁是我们的祖先,也不是光靠到处挖掘然后根据样子猜想谁是我们的祖先。我们可是连我们祖先长什么样子都还没完全搞清楚呢,我们也不知道基因变异是怎么导致形态的改变的。
我们要做的是倒过来看, 因为说到底,这是一个关于家谱的研究,或者说是一个家谱问题。 我们试图做的是给现在在世的每个人都建立一个家谱, 就像家谱学家问你的,有没有谁家族里有人,或者就是你自己,试图追根溯源,画出家谱的? 那就从你现在的亲属关系开始描画,因为这也是你能保证正确的。你和你的兄弟姐妹有共同的父母, 你和你的表亲有共同的祖父母。 一步步地,你回溯到越来越早的时候,加上的远亲也越来越多。但是最终,不管你有多么能干,就算发掘了教堂的记载等等的所有来源,你还是会遭遇到家谱学家所说的“碰壁”,也就是你实在找不出你祖先的更多信息了。 然后,你会陷入历史的迷雾, 只能靠着细小的声音指引着摸寻出路。
之前的人是谁? 我们是没有纸上的记载,但是我们的确有其他记载啊。这些信息就记在我们的DNA里,记在我们的基因序列中,就像一本历史长卷一样,能把我们带回到过去,带回到我们人种最早的年代去。这些信息就是我们要研究的东西。
现在,我来简单介绍一下DNA,因为我知道这里的每个听众并不都是遗传学家。 DNA是一个非常长的线状分子,一个关于如何复制你自己的编码器, 也就是你自己的蓝图。DNA由四个部分组成:A、C、G和T,而这四个部分的组合顺序则决定了你的蓝图。DNA有多长?一条DNA可是有上百亿个A、C、G、T的部分。我们的基因是双份的,我们的染色体也一式两份, 而每份基因的长度有三十二亿个核酸组成的那么长。所以,如果你把所有的染色体连起来, 就等于有六十多亿个核酸组成的那么长。 如果你把你体内一个细胞的全部DNA拿出来, 头尾相连,大概是两米长。 如果你把你体内每一个细胞的全部DNA都拿出来, 头尾相连,他们可以从地球连到月球再连回到地球, 往返千万次。因此DNA包含着很多的信息。
所以要复制这些DNA分子并试图把信息传到下一代,确实是个十分艰难的工作。 你知道的篇幅最长的书是什么呢?想一想。假如是《战争与和平》, 现在把它乘上一百倍, 然后想象你手抄这些书, 一直抄到深夜。你非常非常地小心,喝咖啡,注意力高度集中,但是时不时地,在你抄写时还是会出一点错,像拼写错误,你会把I 写成了E,把C写成了T。
这种事情在DNA复制把信息传到下一代的时候也会发生。不过这种情况多,因为我们有查错和纠错的系统, 但是一旦发生了,这些改变会传到下一代,刚好变成了世代相传的标签。如果你和别人有同一个标签, 这说明你们在过去某个时间拥有一个共同的祖先,他是第一个DNA发生了改变的人。正是通过观察基因变异的类型(也就是全世界人们携带的标签类型)来分析标签产生的年代, 我们才能够给现在在世的人建立家谱。
这里有两个DNA片断,在我们的研究里我们经常会用到,一个是我们总从母亲那里继承得来的线粒体DNA。你从你妈妈那里得到线粒体DNA,你妈妈又从她的妈妈那里得到,一直这样,直到回溯到第一个女性人类。还有,另一个是能使人成为男性的Y染色体,它能够追溯父系信息。这里的每个人,这世界上的每个人,都能在这些家谱里找到自己的世系。现在看看屏幕,尽管这些是简化了的家谱,它们还是很复杂。那让我们再把它们简化一下。把它们翻过来,组合成一棵树的样子,下面有根上面有枝。这说明了什么重要的信息呢?
在我们的家谱中, 大家最先能够看到的是最遥远的一代人类。我们是在非洲发现他们的,他们就在非洲人堆里。 这说明了非洲人因基因变异而产生多样性发生得更早一些, 也说明了我们起源于非洲。这些信息都记录在我们的DNA中。在我们看到的所有DNA片断中,非洲的都要比其他地方的更多样。在过去某个时候,非洲人的某个种族离开了非洲大陆,到世界的其他地方定居去了。
现在的问题是,这发生在多久以前呢?就像我们研究了全世界这么多不同的人种后得到的猜想一样,是在几百万年前么?不是的,DNA清楚地表明,在过去二十万年,我们有一个共同的人类祖先,她就是线粒体夏娃,你有可能听说过她,她就生活在非洲。就是这一个非洲女性,才使得现在的世界上有多种多样的线粒体。
更令人惊奇的是,如果看一看 Y 染色体的起源,也就是男性的起源,这条叫亚当的Y 染色体在大约六万年前的时候才出现。从他到现在,大概只经历了两千代人。对于进化史来说,这不过是眨眼间的事儿。这告诉我们在六万年前我们都还生活在非洲, 而正是这一个非洲男性才使得世界上出现了多种多样的Y 染色体。就在这过去的六万年里,我们人类便产生了如今我们所看到的这种令人惊叹的多样性。太神奇了!其实我们都是这个非洲大家族的一部分。
六万年似乎并不是很久远,那为什么我们没有在更早的时候离开非洲大陆呢? 为什么直立人没有进化成不同的人种或亚种,而是变成了现在世界上的人类呢? 为什么我们这么迟才从非洲诞生?这都是些很重要的问题。确实,这些“为什么”的问题一直都很重要,也很难回答,尤其是在遗传学和人类史学方面。
所以我们便把注意力转到气候变化的问题上。在大约六万年前的时候 ,地球的气候是怎样的?那是最后一个冰河时期最糟糕的时候。 最后一个冰河时期大概在十二万年前开始,起初很不稳定,后来在约七万年前的时候才开始加速降温,从沉积物、花粉类型到氧同位素等方面的研究都有很多证据可以证明。在约一万六千年前我们来到最后一段冰河时期, 但基本从七万年前开始,地球的环境就逐渐变得很恶劣了,气候也越来越冷。北半球出现了越来越多的冰层,像纽约、芝加哥、西雅图,这些地区都被冰层覆盖了。英国大部分、整个斯堪的那维亚半岛也一样,覆盖的冰层有几千米厚。
现在非洲是整个地球上热带面积最大的大洲,它有约百分之八十五的地方处于南北回归线之间,并且,除了东非的一些高山外,就没有什么冰川了。 那么,在那时候非洲发生了什么事呢?那时,它并没有被冰层覆盖,反而变得非常干燥。这是个古气候图, 显示了非洲七万年前到六万年前的样子。这是根据我之前提到过的所有证据重现出来的。非洲的气候之所以干燥,是因为冰层会从大气中吸收水分。看看南极洲,那简直就是个沙漠,降水量十分小。
所以当时整个世界都变得很干燥。海平面下降,非洲变成了沙漠,而且撒哈拉沙漠的面积也要比现在大得多, 而人类的栖息地也变成了一块块比今天要小得多的地方。遗传学的证据表明,那个时候,也就是大约七万年前,人类的数量急剧下降到不到两千人。我们差一点就要绝种了,差一点就完了。
后来却发生了一些改变。这里有些很好的图解。看到这些石器了么, 左边的是在非洲发掘出来的,大概有一百万年历史了, 右边的是尼安德特人制作出来的。尼安德特人是我们的远祖表亲而不是直系祖先,他们生活在欧洲,时间大概是五六万年前。现在,我可能要冒犯一下在座的古人类学家以及人类学家说一说,基本上呢, 这两种石器并没有什么不同。左边的看起来和右边的很像。从一百万年前到六七万年前左右,我们的文化就一直处于停滞发展的状态。所以,我们使用的工具不会有太多的变化。这个证据也表明,人类的生活方式在那段时间并没有什么改变。
但是五六七万年前,在非洲的一些地方,一切都发生了改变。艺术出现了,石器工具也做得精细了。这些证据说明人类开始在一年中的某个时期捕食起特定的生物。还有,人类的数量也开始增长。就像我现在在说话一样,我们可以用成熟的现代语言、具有主谓宾的句法语言来传达复杂信息。正如很多语言学家认为的一样,这些语言可能也是在那时候出现的。我们变得更具社会性,社交网络也随之变大。
这种行为上的变化使得我们能够在非洲越来越恶劣的条件下存活下来, 也使得我们开始向全世界扩散。 在这里我们已经讲了很多非洲的成功史, 你还想知道非洲最后的成功故事吗?照照镜子,你就知道了。今天你之所以能够活着,是因为那时候在非洲,人类的大脑产生了变化,而这种变化可能就是六七万年前在我们现在坐着的位置上发生的。这些变化让我们不仅能够在非洲存活下来,也让我们扩散到了非洲之外的地方。早期沿着亚洲大陆南岸迁移的人类是在大约六万年前离开非洲大陆的,很快,他们在五万年前就抵达了澳洲。 不久,又有另外一部分人迁移到了中东,他们就是所谓的草原猎手。
所以,要是你们想在这个大会结束后去那里旅行, 你们会看到真正的草原猎手长什么样子。他们是肉食者,后来便专门猎杀那些生活在他们草原上的动物。他们一路沿着草原向北迁移, 在大概四万五千年前到达中东,而那时撒哈拉正处于一个少见的湿润期。接着他们又沿着草原向东迁移,这是因为草原很适合他们生活。
当他们到达中亚的时候,也就是到达了那片西伯利亚干草原高速通道。在那时,也就是最后一个冰河时期,这片草原从德国一直延伸到朝鲜韩国一带,整个亚洲大陆都是草原。在大约三万五千年前,他们进入了欧洲,后来有一小部分人向北迁移,穿过我们都能想象到气候有多恶劣的西伯利亚, 进入到北极圈。这个时候还是最后一个冰河时期,气温大约只有负七十、负八十,甚至是负一百华氏度。之后,他们便到了美洲,那里基本上是他们到达的最后的地方。
这个故事真不可思议,而它最先发生在非洲。这些变化让我们可以进化出具有高度适应性的大脑,大脑又让我们可以创造出新的文化,新的文化又让我们可以变得更具多样性,正如我在我之前那种旋风式旅程中看到的一样。
现在我给大家讲的这个人类进化故事,就像一个旋风式旅程,一个关于人类如何扩散到整个世界的旅程,一个人类在旧石器时代漂泊的旅程。我在自己几年前出版的书《人类的旅程》以及我们制作的同名电影中也讲过这个故事。 在我们完成这部和《国家地理》合作制作的电影后,我开始和《国家地理》的同事们谈起这个项目,他们很激动。他们确实很喜欢这部电影,但是他们说:“事实上,关于这项利用DNA描绘人类地球迁移图的工作,我们已经把它看作是一场研究人类起源、研究我们从哪里来的新浪潮了。因为这个人类起源的研究差不多就等同于人类的DNA研究, 所以我们想进一步开展这个项目。那你下一步的计划是什么呢?”《国家地理》的同事们真是问了个很好的问题。
我说:”这只是个略图,只是粗略地描绘了一下我们是怎么迁移到整个地球的,而且也只是根据我们采样的几千个人画出来的,只占到世界人口的极少数。我们只研究了几个基因标签,而这个地图上还有很多地方没被描绘出来,我们只是连起了几个点。而我们现在要做的, 是用一个或多个数量级的方法增加我们的样本人数,采集世界各地无数个人的DNA样本。
这就是基因地理项目建立的原因。基因地理项目始于2005年4月,包括三个核心项目,当然,科学是其中一个。另一个是我们正在和世界各地土著人合作进行的实地考察项目。所谓土著人,是指在同一个地方生活了很长时间的人, 他们和他们生活的地方仍保留着某种联系,而这正是我们大多数人已经遗失了的。比如,我的祖先来自北欧各地,而我在没有旅程的时候就住在北美东海岸,那我的家乡究竟是哪里呢?哪儿也不是。我的基因太混乱了。但是,有的人身上却还保留着和祖先的纽带,这使得我们有机会把DNA的结果联系起来。
这就是这个研究项目开展的重要原因。我们在世界各地都设有研究中心,其中有十个是由顶尖的遗传学家负责的。但是,除此之外,我们希望能够把这个科学研究普及到世界各地的人们当中。试问,你多久才有一次机会参加一个大型科研项目呢?像是人类基因组计划或者火星探索计划。
但这次你有机会了。 你可以进入我们的网站,Nationalgeographic.com/genographic ,你可以订购一个工具箱,用里面的东西测验一下自己的DNA。你还能把结果提交到我们的数据库,再跟我们讲讲你的一些家族史,把你的DNA数据分析作为这个科研项目的一部分。
这是个非盈利项目,所以,除去我们用来做测试和制作工具箱的费用后,我们会把我们获得的资金再次用来支持这个项目。其中大部分会拨入到我们所谓的遗产基金当中。遗产基金是个慈善机构,基本都是通过拨款资助把钱给回世界各地的土著们,让他们发展自己的教育文化事业。通过申请这项基金,他们可以进行各种项目。让我给你们举几个例子。
现在这个项目进行得怎样呢?我们已经从世界各地的土著人那里采集了两万五千个样本。最让人感到意外的是公众对这个项目的兴趣。 从我们开展这个项目以来,就一共有二十一万人订购了工具箱,我们共获得了五百万美元,其中绝大部分的资金,至少有一半吧,都重新投入到了遗产基金中去。
我们刚刚才颁发了第一次遗产基金奖励,加起来大概有五十万美元,去资助世界各地的项目,比如塞拉利昂的口头诗记载项目、加沙的传统编织样式保存项目、塔吉克斯坦的语言复兴项目,等等,等等。所以,这个项目现在进行得非常非常顺利,同时我也想鼓励大家都去访问我们的网页,关注我们的进展。
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