人類祖先何時又為何走出非洲

人類種群由演化搖籃非洲向歐洲、亞洲和大洋洲擴張的時間和路線廣受熱議。一些模型顯示，現今所有的非非洲人的祖先都可追溯至單一種群，而另一些模型則顯示，走出非洲是分時間分階段發生的。

本周《自然》發表的3篇群體遺傳學論文報告了來自全球逾280個不同群體的個體高質量基因組。三項研究描述了通常研究覆蓋不足的區域的基因多樣性，共同為現代人類走出非洲的大遷移提供了新的認知，顯示人類如何「走出非洲」。

圖說：符合數據模型的不同的人類種群之間的關係（部分古人類顯示為紅色） 。我們可以排除澳大利亞土著人，新幾內亞人和安達曼人的祖先中有大量來自更早走出非洲的祖先模型，大量指超過幾個百分點的比例。圖片來源：Swapan Mallick, Mark Lipson and David Reich.

哈佛醫學院David Reich及同事在論文The Simons Genome Diversity Project: 300 genomes from 142 diverse populations報告了300人的基因組序列，這些人來自通常在大規模研究中覆蓋不足的142個不同種群。他們描述了一系列人類遺傳多樣性，發現誕生了所有現今人類的種群至少在20萬年前就開始從非洲分離，自那之後，基因突變累積速度在非洲人以外中提高了約5%。對此，作者認為一種可能的解釋是分離之後，非洲以外的人代際時間縮短，從而提高了基因材料變化的速度。

圖說：奧布里林奇先生，Wongatha土著語族長者，參加了這項研究。圖片來源：Preben Hjort, Mayday Film.

哥本哈根大學Eske Willerslev及同事測定了澳洲大陸83個澳大利亞土著人和巴布亞紐幾內亞高地的25個人的基因組序列，發表在論文A Genomic History of Aboriginal Australia中。所得數據標誌著對澳大利亞人類基因多樣性的首次綜合性種群級全基因組研究，顯示澳大利亞土著人和巴布亞紐幾內亞人的祖先在51,000-72,000年前與歐亞種群分離，並且發現了來自古人類（如丹尼索瓦人）和未知人族的基因材料痕迹。

圖說：現代和古人類之間的產生關聯的圖示，展示現代莎湖人基因組內更早走出非洲的人群基因擴散擴張的痕迹。圖片來自：Dr Mait Metspalu at the Estonian Biocentre, Tartu, Estonia

愛沙尼亞生物中心Luca Pagani，Mait Metspalu及同事在已有數據集的基礎上，在論文Genomic analyses inform on migration events during the peopling of Eurasia中新增了來自125個種群的379個基因組，以歐洲種群為主。他們發現現代巴布亞人至少2%的基因組顯示其祖先來自早於歐亞人而與非洲人分離的一個不同種群。這項發現證明，早期單獨的一波走出非洲浪潮使人類約在12萬年前在巴布亞紐幾內亞定居。

以上三個從地域不同人群個體的基因研究提供了關於人類的歷史的線索，包括人類何時遷出非洲和擴散到整個世界。圖片來源：Peter Chadwick/SPL

「這些研究提供的高解析度人類基因多樣性圖譜讓我們得以在人類走出非洲這件事上得出新的結論，」 美國華盛頓大學Serena Tucci和Joshua Akey在相應的新聞與觀點文章Population genetics: A map of human wanderlust中寫道。「雖然這些研究填補了人類歷史拼圖中的一些缺失圖塊，仍有大量令人著迷的問題有待解答…唯有找到這些答案，我們才能完全追溯人類祖先探索並征服世界的腳步。」

冰冷氣候催生人類「走出非洲」的遷移浪潮

同時，本周《自然》在線發表的另一項研究Late Pleistocene climate drivers of early human migration顯示，在過去12.5萬年的時間裡，人類經歷了四次截然分明的走出非洲的浪潮，向世界其它地區擴散，其推動因素是地球軌道變化引起的氣候變化。

過去的研究認為，晚更新世（126,000-11,000年前）時期地球軌道變化引起的氣候變化影響了智人向非洲以外地區擴散的關鍵時間點。但是，關鍵區域古環境數據的匱乏、氣候模擬與化石斷代及考古記錄的不確定性阻礙了該研究領域的進一步發展。

上圖是過往使用化石，考古和遺傳證據人顯示類遷徙出非洲並擴散到全世界的時間表。 Timmermann和Friedrich使用相關聯的氣候，植被和人類擴散模型來理解氣候變化可能如何影響人類遷移走出非洲的節奏。他們的研究結果支持氣候可能是一個關鍵因素的觀點，但與以往的研究結果相比，同時表現出一些差異。一個顯著的區別是， Timmermann和Friedrich的研究表明現代人更早到達歐洲。

夏威夷大學馬諾阿分校Axel Timmermann和Tobias Friedrich構建了一個數值模型，對過去12.5萬年的時間裡氣候與海平面變化之於全球人類遷移模式的影響進行量化分析。模型識別出四次橫跨阿拉伯半島和黎凡特地區的明顯的冰期人類遷移浪潮，分別發生在106,000–94,000、89,000–73,000、59,000–47,000和45,000–29,000年前左右。這些結果與考古和化石數據高度一致。

這些發現證明軌道尺度氣候變化在塑造全球種群分布中所發揮了關鍵作用。相反，驟然的千年尺度氣候變化的影響較為有限，且是區域性的。模型還顯示，約90,000–80,000年前，智人幾乎同時到達了中國南方和歐洲。

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