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2022-04-0222:16

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来自世界各地的现代和古代基因组测序彻底改变了我们对人类历史和进化的理解。

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古代

DNA

有助于揭示50,000年前非洲的社会变化，这些变化塑造了人类的故事

作者：伊丽莎白·索丘克、杰西卡·汤普森、玛丽·普伦德加斯特2022年2月24日

今天在地球上活着的每个人都是非洲狩猎采集者的后裔。

非洲大陆是人类起源和独创性的摇篮，随着每一个新的化石和考古发现，我们更多地了解我们共同的非洲历史。此类研究往往集中在我们的物种智人在8万至6万年前扩散到其他陆地的时间。但在那之后非洲发生了什么事，为什么我们没有更多地了解留下来的人呢？

我们的新研究由来自12个国家的44名研究人员组成的跨学科团队进行，有助于回答这些问题。通过对生活在18,000年前的人们的古代

DNA(aDNA)

进行测序和分析，我们将来自撒哈拉以南非洲的测序

aDNA

的年龄测试上限大约翻了一倍。这些遗传信息有助于像我们这样的人类学家更多地了解很久以前的现代人是如何在非洲迁徙和融合的。

追溯我们在非洲的人类历史

从大约30万年前开始，与我们相似的非洲人——解剖学上最早的现代人——也开始以看起来非常人性化的方式行事。他们制造了新的石器工具，并开始长达400公里的原材料运输，也可能是通过贸易网络。到14万至12万年前，人们用兽皮制作衣服，并开始用穿孔的海贝珠装饰自己。

人们躲在天然的岩石悬挑中，留下了他们日常活动的考古记录——有时还有他们的坟墓。通过仔细挖掘，考古学家可以将来自aDNA的信息与这些人的社会生活信息联系起来。图源：雅各布·戴维斯，CCBY-ND

虽然早期的创新以拼凑的方式出现，但更广泛的转变发生在大约5万年前——大约在同一时间，人们开始迁移到像澳大利亚这样遥远的地方。新型石器和骨制工具变得普遍，人们开始制作和交换鸵鸟蛋壳珠。虽然非洲的大多数岩石艺术都没有确定日期，年代久远且风化严重，但考古遗址赭石颜料的增加暗示着艺术的爆炸式增长。

导致这种转变的原因，被称为石器时代晚期的转变，一直是考古学上的一个长期谜团。为什么之前在非洲零星出现的某些工具和行为会突然变得普遍？这是否与人数的变化或他们的互动方式有关？

深入过去的挑战

考古学家主要通过人们留下的东西来重建过去的人类行为——他们的食物、工具、装饰品，有时甚至是他们的身体。这些记录可能会累积数千年，从而形成长期平均水平的日常生活视图。然而，仅从考古记录来看，很难研究古代人口统计学或人口如何变化。

这就是

DNA

可以提供帮助的地方。当结合来自考古学、语言学以及口述和书面历史的证据时，科学家们可以根据哪些群体具有遗传相似性，拼凑出人们是如何迁徙和互动的。

但来自今天非洲人的

DNA

无法讲述整个故事。在过去的5000年里，由于放牧和农业的传播、城市的发展、古代流行病以及殖民主义和奴隶制的蹂躏，非洲人群体发生了变化。这些过程导致一些谱系消失，并将其他谱系聚集在一起，形成新的种群。

用今天的

DNA

重建古老的基因图景，就像阅读一封被遗漏在雨中的信：有些词在那里但模糊不清，有些则完全消失了。研究人员需要来自考古人类遗骸的古代

DNA

来探索不同地点和时代的人类多样性，并了解是什么因素塑造了它。

不幸的是，来自非洲的

aDNA

特别难以恢复，因为非洲大陆横跨赤道，高温和潮湿会降解

DNA

。虽然来自欧亚大陆的最古老的

aDNA

大约有40万年的历史，但迄今为止来自撒哈拉以南非洲的所有序列都不到9,000年。

打破“热带天花板”

因为每个人都携带着从他们祖先的几代人那里继承下来的遗传基因，所以我们的团队能够使用生活在18,000至400年前的个体的

DNA

来探索早在过去8万至5万年前人们是如何相互作用的。这让我们第一次能够测试人口变化是否在后石器时代的过渡中发挥了作用。

所有已发表的古代基因组的地图，黑点按个体基因组的数量缩放。蓝点表示晚期石器时代的觅食者与我们研究中的觅食者相当。红星表示我们研究中首次报告的个体。插图强调了非洲与世界其他地区在已发表的古代基因组方面的差距。保存在北回归线和黄道第十宫之间的古代DNA非常罕见。图源：玛丽·普伦德加斯特；自然地球的底图，CCBY-ND

我们的团队对埋葬在现在坦桑尼亚、马拉维和赞比亚的六个人的

aDNA

进行了测序。我们将这些序列与之前研究的28个人的

aDNA

进行了比较，这些人埋在从喀麦隆到埃塞俄比亚再到南非的地点。我们还为这些人中的15人生成了新的和改进的

DNA

数据，试图从少数古代非洲人中提取尽可能多的信息，这些人的

DNA

保存得很好，可以进行研究。

这创造了迄今为止最大的基因数据集，用于研究古代非洲觅食者——狩猎、采集或捕鱼的人——的种群历史。我们用它来探索在过去几千年的巨大变化之前存在的人口结构。

DNA

参与了这场长期的辩论

我们发现，人们确实在晚期石器时代转变期间改变了他们行动和互动的方式。

尽管相隔数千公里和数千年，但这项研究中的所有古代个体都来自相同的三个种群，这三个种群与古代和现代的非洲东部、南部和中部的族群有关。南至赞比亚的东非血统和北至肯尼亚的南非血统的存在表明人们正在长途迁移并与远离出生地的人生育孩子。这种人口结构可能出现的唯一方法是人们在数千年中长距离迁徙。

考古遗迹的恢复和分类是一个缓慢而费力的过程，即使是小碎片也能讲述大故事。图源：切尔西·史密斯，CCBY-ND

此外，我们的研究表明，几乎所有古代东非人都与今天生活在中非热带雨林中的狩猎采集者共享数量惊人的基因变异，这使得古代东非成为真正的基因大熔炉。我们可以看出，这种混合和迁移发生在大约5万年前，当时中非觅食者种群出现了重大分裂。

我们还注意到，我们研究中的个体在遗传上最像他们最近的地理邻居。这告诉我们，在大约2万年前之后，一些非洲地区的觅食者几乎完全是在当地寻找他们的伴侣。这种做法一定非常流行并且持续了很长时间，因为我们的研究结果表明，一些群体在几千年的时间里仍然在遗传上独立于他们的邻居。在马拉维和赞比亚尤其明显，我们发现的唯一密切关系是在同一地点同时埋葬的人之间。

我们不知道为什么人们又开始“在当地生活”。随着上一个冰河时代在大约26,000至11,500年前达到顶峰和减弱，不断变化的环境可能使在离家更近的地方觅食变得更加经济，或者可能是复杂的交换网络减少了人们携带物品旅行的需要。

或者，可能出现了新的群体身份，重组了婚姻规则。如果是这样，我们预计会看到手工艺品和其他传统（如岩石艺术）多样化，特定类型聚集到不同的地区。事实上，这正是考古学家所发现的——一种被称为区域化的趋势。现在我们知道，这种现象不仅影响了文化传统，也影响了基因的流动。

新数据，新问题

与往常一样，

aDNA

研究提出的问题与答案一样多。在整个非洲东部和南部发现的中非血统促使人类学家重新考虑这些地区在遥远的过去是如何相互关联的。这一点很重要，因为中部非洲的考古研究仍然不足，部分原因是政治、经济和后勤的挑战使那里的研究变得困难。

此外，虽然遗传证据支持5万年前非洲的人口结构的重大转变，但我们仍然不知道关键驱动因素。要确定是什么引发了晚期石器时代的转变，需要对区域环境、考古和遗传记录进行更仔细的检查，以了解这一过程是如何在撒哈拉以南非洲展开的。

最后，这项研究清楚地提醒我们，研究人员仍然可以从非洲博物馆收藏的古代个人和文物中学到很多东西，并强调了管理这些藏品的策展人的关键作用。虽然这项研究中的一些人类遗骸是在过去十年中发现的，但其他人的遗骸已经在博物馆中保存了半个世纪。

尽管技术进步正在推迟

aDNA

的时间限制，但重要的是要记住，科学家们才刚刚开始了解非洲过去和现在的人类多样性。

简介

古代DNA揭示了早期非洲人如何生活、旅行和互动的惊喜

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