破譯世界最古老的現代人基因組

2014 年10 月23 日，《自然》雜志刊登以中國科學院古脊椎動物與古人類研究所脊椎動物演化與人類起源重點實驗室付巧妹博士為第一作者的論文，題目是《西伯利亞西部4.5 萬年前的現代人基因組》。該文系與德國、美國、俄羅斯、英國、西班牙等國的學者聯合撰寫，所發布的DNA 數據是迄今為止提取到的最古老的現代人基因組序列。

2008 年，俄羅斯的一個名為Nikolai Peristov 的藝術家在西伯利亞西部沿額爾齊斯河尋找象牙時,在Ust'-Ishim 附近發現了一塊從河岸凸露出來的幾近完整的人類股骨，經14C 測年，確定為距今約4.5 萬年，是目前在非洲和中亞之外有直接測年數據的最早的早期現代人化石。通過最新的古DNA 技術，實現了對該個體全基因組達到42倍的高通量測序，其數據質量可與現代基因組相媲美。

從線粒體、Y 染色體及核DNA 多種分析來看，他所代表的群體相較于非洲人而言，更接近歐亞大陸群體，但看不出與某一具體亞洲、歐洲或北亞古群體更接近。之前，相關遺傳研究認為，早期現代人擴散時走南線，最早進入南部大洋洲，再走入亞洲。然而，該項研究沒有發現該西伯利亞個體所屬群體相較于其他地區的現代人更接近大洋洲人群。該研究在一定程度上表明早期現代人走出非洲并非只有南部大洋洲路線，而是呈現更復雜的局面。該成果豐富了人類演化的細節知識。

Ust'-Ishim 個體與現代歐亞大陸人一樣，含有少量的尼安德特人基因（約2.3%）。在一定程度上，這個個體如同顯微鏡一般，讓我們更清晰、更近距離觀察尼安德特人和早期現代人雜交的過程和發生的年代。相較于現生人群，距今4.5 萬年的 Ust'-Ishim 個體的生存年代與尼安德特人和早期現代人發生雜交的年代更接近，所擁有的尼安德特人的DNA 片段發生重組次數少、片段長。我們利用其尼安德特人基因片段分布，推算該個體所屬的群體與尼安德特人大概在距今6～5 萬年間發生了基因交流，這縮小了之前提出的時間范圍（距今8.6～3.7 萬年）。不同于東亞人含有非常少量丹尼索瓦人基因（0.02%)的情況，目前沒有證據顯示Ust'-Ishim 個體與丹尼索瓦人有過基因交流。

一直以來，核DNA 的遺傳速率有兩種爭議很大的計算方法，一種是通過猩猩和人類分離時間計算，一種是根據新生突變計算，前者突變速率是后者的兩倍。這樣的爭議對于研究群體之間的分離時間非常有影響。在Ust'-Ishim的研究中，鑒于該基因組質量堪比現代人DNA 且年代較老（能積累足夠的突變），通過計算自Ust'-Ishim 個體死亡之后發生在現存人中堿基突變數，即Ust'-Ishim 基因組缺失堿基突變數，得到的數據支持慢的突變速率（即新生突變）。這意味著以前不少通過DNA 計算的事件發生的時間被低估了。