尼安德特人

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本书作者:斯万特•帕博 (Svante Pääbo) (作者), 夏志 (译者)

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人类的本质
我们的莱比锡研究所是一个迷人的地方。每个研究者都以某种方式研究作为人类的意义,但都以事实为导向,从实验的角度出发来接近这个非常模糊的问题。其中一条特别有趣的研究主线由迈克•托马塞洛主导。他是比较和发展心理学系的主任,其研究团队的主要研究兴趣是人类和猿类认知发展的差异。


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为测量这些差异,迈克的研究团队对这两个群体进行了相同的“智力”测试。他们对于猿类和人类的孩子如何与同伴协作特别感兴趣,例如孩子们如何搞明白复杂的装置,并从中得到玩具或糖果。迈克发现,10 个月大时,人类幼儿和幼猿之间几乎检测不到任何认知差异。然而,在大约一岁的时候,人类幼儿开始出现一些幼猿做不到的聪明举动:他们通过指向自己感兴趣的物体吸引他人的注意。更神奇的是,随着年龄的增长,大多数人类孩子发现指向东西很有趣,他们会指向灯、花或是猫,不是因为他们想要灯、花或猫,而仅仅是为了引起妈妈、爸爸或其他人的注意。这种让他人注意到自己的行为对他们有极大的吸引力。在大约一岁的时候,他们已经发现其他人与自己的世界观和兴趣并没有那么不同,并开始采取行动吸引他人的注意。

尼安德特人迈克认为,这种强制吸引他人注意力的行为,是儿童发展过程中表现出来的首个认知特点之一,为人类所特有。1这当然是孩子开始发展的最早迹象之一,也是心理学家所说的“心理理论”(Theory of Mind),该理论认识到人能够知道别人与自己有不同的看法。不难想象,人类具有巨大的社会活动能力,可以操纵别人,从事政治活动和开展其他各种各样的协作,从而促生大而复杂的社群,并换位思考和操纵他人的注意力和兴趣。我相信,迈克和他的团队已经指出了一些本质问题,是这种认知能力使得人类的历史轨迹完全有别于猿类以及其他许多如尼安德特人这样已经灭绝的人类。

迈克还指出另一个区分人类孩子与幼猿的非常重要的潜在习性:与猿类的孩子相比,人类的孩子更会模仿他们的父母以及其他人的行为。换句话说,人类的孩子会耍“猴戏”,而幼猿却不会。而且人类的父母和其他成年人会反复纠正和改变孩子的行为,而猿类的父母则不会。在许多社会中,人类甚至将这种行为变成一种组织化的活动,即教学。事实上,在人类与他们的孩子一起参与的活动中,教学活动占了很大比重,不管是以含蓄还是以明确的方式。人类通常还通过学校使教学制度化。相比之下,我们没有在猿类中观察到教学行为。我觉得这点很有吸引力,人随时向别人学习的习性,可能源自分享自己所关注事物的行为。这种行为首先表现为,当他/她还是个蹒跚学步的孩子时,他/她就指着灯,因为想让爸爸注意到灯。

这种专注教和学的行为可能对人类社会产生了根本影响。幼猿必须通过反复试验才能学会每一个技能,因为没有父母或其他成员主动教它们,而人类的行为是建立在上一代积累的知识基础上,所以更为有效。正如一个工程师若要改进一辆汽车,他不需要从头开始发明,只需依靠前人的发明,包括 20 世纪的内燃机以及古代的车轮。有了祖先积累的智慧,他只需增加一些设计修改,而后续几代工程师将理所当然地沿用这些改良,并在此基础上继续改造车子。迈克称这为“棘轮效应(ratchet effect)”。这显然是人类许多文化和技术成功的关键。

我之所以如此着迷于迈克的工作,是因为我相信人类分享自己所关注事物的习性,以及向别人学习复杂事物的能力都有遗传基础。事实上,有充分的证据表明,遗传特性是这些人类行为的必备基础。过去曾有人做过一些我们现在认为不合乎伦理的实验:他们将新出生的猿和自己的孩子一起放在家里养育。虽然猿学会了许多人类才会做的事,例如用两个简单的词构建句子、使用家用电器、骑自行车和抽烟等,但是它们没有习得真正复杂的技能,也没有像人类一样参与一定规模的交流活动。就本质而言,它们没有成为有认知能力的人类。因此很明显,要完全掌握人类文化,必须有一定的生物基础。

这并不是说只要有相应的基因便可掌握人类文化,而是说基因是必要的基础。我们可以想象一个实验,如果人类孩子在没有与其他人接触的情况下长大,这个孩子很可能永远不会形成与人类相关的大部分认知特征,包括对他人兴趣的认知。这个不幸的孩子可能也不会发展出人类最精细复杂的文化特征:语言。而该特征正来源于我们想要与他人分享关注的倾向。因此我相信,社会输入对于人类认知的发展形成也是必需的。然而,无论猿在多小的时候进入人类社会,也不论与人类结合得多么紧密,无论接受多少教育,它们还是只能学会初步的文化技能。所以单单进行社会训练是不够的,遗传上的准备也是掌握人类文化必不可少的条件之一。同样地,我相信,一个被黑猩猩养大的人类新生儿不会成为有认知力的黑猩猩。成为真正的黑猩猩当然也得有必要的遗传基础,而人类并不具备。但由于我们是人类,我们更感兴趣于人类何以成为人,而不是黑猩猩何以成为黑猩猩。我们不应该为“以人类为中心”的兴趣而羞愧。事实上,我们的“狭隘”也由客观因素造成。因为是人类,而非黑猩猩,主宰了地球和生物圈的大部分地方。人类的成功仰赖于文化和科技的力量:我们的人口因此大量增加,向地球上未有人涉足的地方开疆拓土,影响甚至威胁生物圈的各个方面。是什么造就了这种独特的发展?这是一个令人着迷的问题,甚至是科学家如今面临的最为紧迫的问题之一。比较现代人类与尼安德特人的基因组让我们能够发现这个发展过程中的关键遗传基础。事实上,正是受这种好奇驱动,我多年来仍沉浸在得到尼安德特人基因组的技术细节之中。

根据化石记录,尼安德特人出现在 40 万至 30 万年前,一直存活到大约 3 万年前。在此期间,他们没怎么改进过技术。在不短的尼安德特人史中,他们一直在产出同样的技术,尽管他们的历史比现代人类长 3~4 倍。只有在后期接触到现代人类之后,某些地区的尼安德特人才改进了技术。几千年来,欧洲和亚洲西部地区气候变化,尼安德特人生活的区域或扩大或缩小,但他们的扩张从没有跳离开放水域,从未延伸到世界上其他不适合居住的区域。他们的扩张方式和之前的其他大型哺乳动物类似。事实上,他们与 600 万年前生活在欧洲,以及 200 万年前生活在亚洲和非洲的其他已灭绝的人类相似。

当现代人类在非洲出现,并以替代人群的形式散播到世界各地时,这一切突然都变了。在接下去的 5 万年间(正好是尼安德特人存在时间的 1/4~1/8),替代人群不仅定居在地球上每一寸适合居住的土地上,他们还开发出新技术,甚至去了月球乃至更远的地方。如果这种文化和技术爆炸有遗传基础(我当然相信有),那么通过比较尼安德特人的基因组和当今人类的基因组,科学家最终应该能够找到对应之处。

受此梦想鼓舞,2009 年夏天,乌多绘制出所有的尼安德特人片段图谱之后,我便迫不及待地开始寻找尼安德特人与现代人类的关键差异。但我也意识到,必须直面这些差异的客观呈现。基因组学的隐晦小秘密是,我们不知道如何将一个基因组转化成一个活生生的个体。如果我测序自己的基因组,并把它交给遗传学家,他可以通过选取我基因组中的变异比对世界各地的人类基因的地理变异模式,说出我或我的祖先大约来自哪里。然而,他却无法说出我是聪明还是愚蠢,或高或矮,或其他我之为人所具备的功能。事实上,尽管大多数的基因组研究主要是为了对抗疾病,但是对于绝大多数疾病,如阿尔茨海默氏症、癌症、糖尿病或心脏病等,根据目前的了解程度,我们只能给出某人患病的模糊概率而已。所以我意识到,在现实条件下,我们无法直接识别出尼安德特人与现代人类之间遗传基础的差异,我们无法找到确切的证据。

不过,尼安德特人基因组是一个工具,可以让我们开始研究尼安德特人和现代人类分离的原因。不仅是我们能使用该工具,未来的所有生物学家和人类学家也能使用。第一步显然是编写现代人类祖先的所有遗传变化目录,而这种遗传变化发生在现代人类与尼安德特人祖先分开之后,数量会很多。虽然大多数变化没有造成大影响,但我们感兴趣的关键遗传事件就隐藏其中。

制作首版现代人类独特的遗传变化目录是一项关键任务,由马丁·基歇尔和他的导师珍妮特·凯尔索承担。理想情况下,这样的目录应该包括所有或近乎所有现代人类与尼安德特人祖先分开之后发生的遗传变化。这份目录还应列出尼安德特人与黑猩猩及其他猿类基因组相似的位置,而在这些位置上,所有人类的基因组(无论他们居住在何处)与尼安德特人和猿类都不同。然而,2009 年,完成和修正这个目录仍受到了许多局限。首先,我们只测序了 60% 的尼安德特人基因组,因此目录的完整性只有 60%。其次,即使我们在人类参考基因组中发现了一个差异,而在这个位置上,尼安德特人基因组与黑猩猩基因组相似,但这并不意味着当今所有人类的基因组都与人类参考基因组相似。事实上,在大多数这样的位置上,不同的人会有所不同,但对于人类间的遗传变异,我们的知识还不完整,所以无法区分真正的变异和假的变异。幸运的是,有几个同期进行的大项目,其目的是描绘人类之间的遗传变异程度,其中包括千人基因组计划:该项目的目标是,检测存在于 1% 或更多人类个体基因组的所有变异。但这个项目刚刚启动。第三个明显的局限是,我们的基因组是 3 个尼安德特人的序列组合,其中大部分位置都是同一个尼安德特人的序列。然而,我不认为这是一个多大的问题。只要有一个尼安德特人基因组某个位置上的变异是与猿类相似的祖先型版本,那么,那些未经测序的尼安德特人如果携带存在于现今人类的新衍生型变异,就无大碍。至少有一个尼安德特人携带了祖先型变异。这就告诉我们,大约在 40 万年前,当尼安德特人与现代人类分道扬镳之后,这个变异一直存在。这使得它能成为一个潜在的候选,可以定义哪些变异最普遍地出现在现代人类中。

珍妮特和马丁把人类参考基因组与黑猩猩、红毛猩猩以及猕猴的基因组进行比较,找出它们所有的差异位置。接着,他们将这 4 个基因组与我们的尼安德特人 DNA 序列进行比较,仔细比较那些已经完全确定是来自尼安德特人的 DNA 序列。他们发现,尼安德特人序列包含了 3202190 个在人类谱系中发生核苷酸变化的位置。其中,在绝大多数位置上,尼安德特人的核苷酸与我们的很像。这并不奇怪,毕竟相较于猿类,我们与尼安德特人更为密切相关。但在其中 12.1% 的位置上,尼安德特人的核苷酸看起来更像大猩猩。然后他们检查了猿和尼安德特人中的祖先型基因变异,看看是否仍存在于现今人类中。在大多数情况下,他们在现今人类中同时发现了祖先型变异及新的变异。这并不奇怪,因为这些新的突变都是最近发生的。但是,目前我们可以说,一些新的变异存在于现今所有人类中,而在这些位置上,我们还发现了特别有趣的东西。

最吸引人的是那些变异可能造成的功能性改变。首先,也是最重要的是,蛋白质中氨基酸的变化。蛋白质由基因组中的 DNA 片段序列编码而成,我们将这种片段称为“基因”。蛋白质由 20 种不同的氨基酸串联而成,在人体内执行多项任务,如调节基因的活性、构建组织、控制新陈代谢等。因此,蛋白质的改变对于某个生物的影响,要超过我们找出的那组突变中的任意一个。这种潜在的有意义的突变,可以使蛋白质中的一个氨基酸被另一个取代,或改变蛋白质的长度。与不会引起巨大改变的核苷酸替换相比,这种突变在演化过程中的发生概率往往比较低。最终,马丁给我列出了 78 个氨基酸发生改变的核苷酸位置。就我们所知,在这些位置上,所有现今人类的基因组彼此相似,但都与尼安德特人和猿类的基因组不同。等到尼安德特人基因组和千人基因组计划完成之后,我们预计这份清单上的突变将有所增减。所以,我们根据经验推测,自现代人类与尼安德特人分开之后,所有现代人类体内氨基酸的改变总数不超过 200。

将来,当我们对每个蛋白质如何影响身体和心智有了更全面的了解之后,生物学家可以将功能附加到蛋白质的某些特定氨基酸上,以此来确定它是否以同样的方式在尼安德特人中发挥作用。不幸的是,这样全面的基因组和生物学知识可能要等到很久之后才能得到,那时我已经和尼安德特人一样过世多时。但是,一想到尼安德特人的基因组(以及将来我们或其他人改进过的版本)对这项工作至关重要,我便稍感安慰。

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