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兩研究揭美洲萬年前移民史 南北美洲原住民基因曾大融合

2018/11/9 — 14:32

資料圖片:南美原住民之一,亞諾馬米人,圖片來源:維基百科

資料圖片:南美原住民之一,亞諾馬米人,圖片來源:維基百科

人類到底何時、如何進入美洲,仍是考古學界不斷熱切討論的問題,因為美洲史仍有很多空白之處尚待填補。而最新分別刊於《科學》與《細胞》的基因組研究均顯示, 1.3 萬年前古代美洲人口迅速擴張,揭露前所未知的南北美洲大型移民潮,以及兩地人口基因互相混合情況。

該兩個研究共排序出 64 個新的古基因組,所用樣本來自北美阿拉斯加至南美巴塔哥尼亞 (Patagonia) 等地。此前學界只曾成功排序出 6 個逾 6,000 年歷史的古美洲人基因組。

研究過程

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刊於《科學》的研究由哥本哈根大學演化基因學家 Eske Willerslev 領導,其團隊與內華達州其中一個北派尤特人部落 Fallon Paiute-Shoshone 合作,以取得新的基因樣本。

該尤特人部落一直拒絕交出在當地「靈洞 (Spirit Cave) 」發現的 1.07 萬年歷史人類骸骨,部落認為骸骨來自他們的直系祖先,擔心學者會用破壞性方法抽取當中基因,對先人不敬。但 Willerslev 親自到達當地與部落領袖會面,並表示願意在部落同意下才會進行基因分析。結果部落同意 Willerslev 團隊的做法,讓他們抽取當中基因。

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而團隊亦發現骸骨 DNA 與現代美洲原住民關係最為密切;在 2016 年團隊已歸還骸骨,骸骨亦已重新被埋葬。除了內華達州基因組, Willerslev 的團隊取得 14 個來自阿拉斯加至智利地區的完整古美洲人基因組,歷史由 1.07 萬至 500 年不等。

刊於《細胞》的研究所排序基因組更多,並由哈佛醫學院的人口基因學家 David Reich 領導。團隊分析了 49 個來自中南美洲、有 1.09 萬至 700 年歷史的新基因組中超過 120 萬個基因位點 (locus) 。當中 Willerslev 團隊成功排序到其中一新的基因組,這個樣本來自阿拉斯加蘇厄德半島的骸骨,相信有 9,000 年歷史。

而根據研究所用的部份骸骨頭骨獨特形狀,早期美洲人口與現代美洲原住民是兩批擁有不同血統的人,但 Reich 強調,美洲原住民確實起源於美洲,是具有自己遺傳和文化特色的群體。

原有美洲原住民遷徒學說

這兩項研究更提出新的假說,解釋約 1.3 萬年前古代美洲人如何橫越大陸散居於南北美洲多地。

此前的基因研究顯示,美國原住民祖先大約於 2.5 萬年前從西伯利亞人和東亞人中演化出來,這也許是發生在他們橫越連接現今俄羅斯東岸與阿拉斯加的的白令陸橋 (Beringia) 之時。白令陸橋現時大部分已被海淹沒,當時亦有部份人在陸橋上被隔離。與此同時,另一部份抵達美洲的移民則繼續向南,在某個時間開始這批移民的基因出現相異,分裂成南美洲原住民與北美原住民。

新基因流動謎團

通過尋找這些樣本之間的基因相似性,兩份研究都為這種主流說法增添了令人費解的細節。來自加拿大蒙大拿、有 1.27 萬歷史的安吉克孩童 (Anzik child) 骸骨是當中關鍵。 Willerslev 發現靈洞骸骨與來自巴西聖湖鎮 (Lagoa Santa) 、有 1 萬年歷史的樣本,均帶有安吉克孩童相關基因。而 Reich 則發現巴西、智利與伯利茲三個有 9,300 至 1.09 萬年歷史的骸骨基因,與安吉克孩童關係更為密切。

這些時間相近但距離遠的人口基因有相似,顯示當時人口在美洲迅速遷徙,難以演化成基因非常不同的群族。 Reich 的團隊指,這可能與當時的克洛維斯文化 (Clovis culture) 技術促進遷徙速度。不過,未有參與該兩項研究的人類遺傳學家 Deborah Bolnick 認為,安吉克血統相關的人口,可能比克洛維斯人更廣佈於美洲,質疑文化並非迅速遷徙的推動因素。

另外, Willerslev 在內華達州 Lovelock 洞穴與南美遺址發現的較後期骸骨,仍發現到與安吉克相關基因。不過,在 Reich 的數據中,卻發現於約 9,000 年前安吉克相關基因已在南美洲大部份地區消失,表明有「人口替代 (population replacement) 」情況出現。人口替代是指原有人口基因,被後來其他地方的移民完全取代。

雖然南美可能曾出現人口替代,兩個研究團隊都發現美洲很多地區仍有驚人的遺傳連續性,但這不代表當時人口停止遷徙。 Reich 團隊研究顯示,其中一個新發現的基因訊號於 4,200 年前進入安第斯山脈中部,並由與加州海峽群島古代居民關係最密切的人攜帶進去。

南美原住民基因更複雜

Willerslev 的團隊檢測到與現今墨西哥原住民米黑人 (Mixe) 相關的祖先血統,這些基因在大約 6,000 年前傳播到南美洲,並於約 1,000 年前傳回至北美,而這些移民基因都無完全取代原有人口基因。兩個團隊均表示他們可能是看到相同基因訊號,但由於沒有實際比較兩個研究所用數據,難以確定此說法。

另一令人困惑之處是, Willerslev 的研究發現聖湖鎮一個 1.04 萬年歷史樣本帶有澳洲人基因。 Reich 與其他學者亦曾在此前研究指,在巴西亞馬遜雨林生活的人也帶澳洲人基因。但現時仍無任何說法可解釋澳洲人基因如何於當地出現。

而且該基因並無於研究所用的其他基因組中出現, Willerslev 研究團隊其中一員、來自德意州的考古學家 David Meltzer 推測,這基因可能曾出現於少數被隔離於陸橋的西伯利亞移民身上,個別移民群體有機會在無接觸其他移民下抵達南美。

Meltzer 又指出,研究無一個樣本可以說明 1.3 萬年克洛維斯文化出現前的歷史,現時美洲歷史仍存有大量空白之處,研究並非最終定論;而美洲人口遷徒歷史比此前所想複雜得多。

來源:
Phys.org, Study reveals how soil bacteria are primed to consume greenhouse gas, 29 October 2018

報告:
Moreno-Mayor, J.V., Vinner, L., de Barros Damgaard, P. & et al. (2018). Early human dispersals within the Americas. Science 08 Nov 2018: eaav2621. DOI: 10.1126/science.aav2621

Posth, C., Nakatsuka, N., Lazaridis, I. & el al. (2018). Reconstructing the Deep Population History of Central and South America. Cell 175, 1–13 November 15, 2018. DOI: doi.org/10.1016/j.cell.2018.10.027

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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