基因深处的幽灵：科学家从活人DNA中重构两支失落的人类祖先

在人类演化史这幅拼图中，有些碎片始终缺失——它们不曾留下任何化石遗骸，却依然在今天每一个人的基因组中,留下了无法抹去的痕迹。加州大学伯克利大学的一支研究团队，如今借助一种全新的计算方法,成功从现代人的基因序列中，重构出两支此前从未被识别的远古人类祖先谱系。这项研究成果于7月30日发表在《科学》期刊上。

科学家早在多年前便已确认,现代人类曾与尼安德特人、丹尼索瓦人等已灭绝的古人类亲属发生过基因交流,但另一些谱系却始终难以被识别，因为它们不同于尼安德特人与丹尼索瓦人——后两者的DNA已能从远古遗骸中直接提取比对,而这些谱系本质上是纯粹的基因"幽灵"，没有任何实物DNA证据可供参照。以往的研究虽然发现了这类幽灵谱系留下的蛛丝马迹，但始终无法确定基因混合发生的具体时间，也无法判断这些谱系究竟在何时从现代人祖先所在的演化分支中分离出去。

逆向重构家族树:TRACE方法如何"看见"看不见的祖先

研究团队开发出一种名为TRACE的全新计算方法，通过对现代人基因组进行逆向分析，重建人类家族树中缺失的部分，最终成功识别出两支此前未知的祖先谱系。其中一支似乎在超过5万年前，直接在非洲与智人发生了基因混合，而另一支则是一个更为古老的群体，其部分DNA是通过丹尼索瓦人间接传递给了现代人类。

研究第一作者、加州大学伯克利大学计算生物学博士生张玉林，用一个颇具画面感的方式描述了这一发现的意义,"世界上两个素不相识的人，或许会从我们此前一无所知的某位祖先那里，随机继承同一段DNA片段，而现在我们真正知道了这件事,从这位神秘祖先身上，我们从另一个角度找到了彼此的共同之处"。这项方法的核心原理，正如研究共同作者、加州大学伯克利大学分子与细胞生物学副教授普里亚·穆尔加尼所解释的那样,"我们的基因组本质上是由所有祖先留下的DNA碎片拼接而成的一幅马赛克,因此基因组的不同区域,实际上对应着不同的家族树分支"。

其中一些分支相对年轻,而另一些则延伸至遥远得多的过去,例如从尼安德特人等远古亲属那里继承而来的DNA，正是位于这些更深层的分支之上。TRACE方法的作用,正是在整个基因组范围内搜寻这类深层谱系，以此追踪来自未知古人类群体的遗传痕迹。

研究团队将TRACE方法应用于非洲、欧洲与亚洲现存人群中500多份现代人基因组样本进行检测，结果在所有被研究的人群中，都发现了那支较为年轻的幽灵谱系留下的痕迹，这一发现表明，该谱系必定在人类祖先走出非洲这一重大迁徙事件发生之前，就已经将基因贡献给了现代人类的祖先。据估算，这支谱系为现今人类基因组贡献的DNA比例约为0.5%至1%，这一数字几乎与目前许多现代人体内所携带的尼安德特人DNA比例相当。

百万年前的"超古老"祖先:或与直立人存在关联

相比之下，另一支谱系则古老得多。研究人员将其称为"超古老"祖先，因为它可以追溯至人类家族树中一个大约在180万年前就已分离出去的分支,这一古人类群体似乎曾在超过20万年前，在欧亚大陆与丹尼索瓦人发生过基因交流，其部分DNA最终通过人类与丹尼索瓦人之间的基因混合,间接传递到了现代人类体内。

尽管研究人员目前尚无法确定这两支谱系,究竟对应哪一个具体的古人类种群,但他们已经根据谱系分离的估计时间点，缩小了可能的候选范围。其中一支谱系的分离时间,与非洲中更新世时期存在的古人类种群相吻合，研究人员据此推测，这支谱系可能正是海德堡人。

海德堡人大约生活在70万年至20万年前的非洲与欧洲地区,而另一支年代更为久远的谱系，研究人员则推测其可能与欧亚大陆的直立人存在关联。截至目前，这两个古人类群体均尚未有任何DNA被成功提取出来。

约翰霍普金斯大学博士后研究员、该研究共同第一作者阿尔琼·比达恩达对这一发现的意义给出了自己的解读，"这项'超古老'谱系的发现之所以格外令人振奋，是因为它揭示出一支生活在100多万年前的人类谱系,对现代基因组存在着实实在在的遗传贡献，而这一切都是在完全没有该群体任何已测序DNA的情况下实现的"。

差异之下的共同遗产:一份跨越百万年的人类联结

未参与这项研究的威斯康星大学麦迪逊分校古人类学家约翰·霍克斯指出，现代人类的基因组整体而言高度相似，个体之间的差异,很大程度上正是源于这些深层祖先谱系的遗传贡献，它们为基因组带来了一些罕见但确实可辨识的差异。"如今我们往往倾向于关注人与人之间那些看起来很显著、但实际上相当表面化的差异——比如肤色或面部特征，"霍克斯在邮件中写道,"这些活人之间的差异，与我们所有人共同演化而来的那些祖先相比，实际上微不足道得多，而那些祖先都曾找到彼此互动与共存的方式,这正是我们的共同遗产,其重要性在今天比以往任何时候都更加凸显。"

穆尔加尼同样认为，这一发现的意义远不止于填补人类演化图谱中的空白拼图。理解不同祖先群体各自的遗传贡献,有助于回答为何某些古人类群体最终存续下来、而另一些却走向灭绝这一根本问题，同时也能揭示人类当年如何适应各自所处的环境，以及某些疾病为何至今仍在困扰着我们。

研究团队表示，他们期待TRACE方法未来能够在人类物种内部，以及其他动物物种当中，揭示出更多此前隐藏的谱系痕迹。不过研究人员也一致承认，最具说服力的新证据，终究还是要依靠从远古化石中直接提取的DNA才能获得——而在那一天真正到来之前，隐藏在现代人基因序列深处的这些微弱线索，或许已是科学家目前所能触及、最接近这些早已消逝祖先的一种方式。