早期尼安德特人的 DNA 为新的现代人类相关的非洲扩散提供了时间表
Jenne 自然部落： 在过去十年中，DNA 测序技术和实验室预备方案的最新进展在时间和地理上迅速扩大了古代 DNA 研究的范围。发现包括古代人和现代人之间的相互作用以及现代族群动态，包括那些与末次冰盛期最大值和世界大多数地区的定居历史重合的人。这种新型数据使我们能够检查人类族群动态的过去，并加深对我们现在的理解。古代 DNA 领域的持续发展改变了我们对人类遗传历史的理解，将不断揭开我们进化历史的奥秘。
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1937 年，在德国西南部霍伦斯坦·斯塔德尔洞穴入口附近的挖掘过程中，发现了 124,000 年历史的尼安德特人股骨。现在，它的线粒体 DNA 被分析，并为 22 万年前人类从非洲迁出的建议提供了时间表。图片来源：乌尔姆摄影博物馆
早期尼安德特人的 DNA 为新的现代人类相关的非洲扩散提供了时间表
马普学会 2017 年 7 月 4 日
来自古代欧洲古人类股骨的古代线粒体 DNA 有助于解决现代人类与尼安德特人之间的复杂关系。由马克斯普朗克人类历史科学研究所和图宾根大学的科学家领导的研究小组恢复的基因数据，为尼安德特人的祖先抵达欧洲后提出的由与现代人更密切相关血统的人类迁出非洲提供了时间表。这些古人类与已经存在于欧洲的尼安德特人杂交，在尼安德特人的线粒体 DNA 上留下了他们的印记。该研究今天发表在《自然通讯》上，将此事件的可能日期推迟到 470,000 到 220,000 年前。（参考西伯利亚尼安德特人的食谱）
线粒体是我们细胞的能量产生机制。这些线粒体有自己的 DNA，与我们的核 DNA 是分开的。线粒体是从母亲传给孩子的，因此可用于追踪母系谱系和种群分裂时间。事实上，随着时间的推移，线粒体 DNA 突变引起的变化可用于区分群体，也可用于估计自两个个体共享一个共同祖先以来经过的时间量，因为这些突变以可预测的速度发生。
尼安德特人和现代人之间的复杂关系
先前分析尼安德特人和现代人类核 DNA 的研究估计，这两个群体在大约 765,000 至 550,000 年前分裂。然而，对线粒体 DNA 的研究表明，大约 40 万年前发生了更近期的分裂。此外，尼安德特人的线粒体 DNA 与现代人的线粒体 DNA 更相似，因此表明他们的共同祖先比他们的近亲丹尼索瓦人更近。关于这些差异的原因一直存在争论，有人提出，在现代人类的大规模传播之前，人类可能已经从非洲迁出。这个人类与现代人类的关系比与尼安德特人关系更密切的群体可能通过基因混合将他们的线粒体 DNA 引入欧洲的尼安德特人，并为尼安德特人提供了少量的核 DNA，而不是最近发现的丹尼索瓦人。然而，需要更多的数据来评估这种情景的可行性并确定拟议事件的时间限制。（参考来自丹尼索瓦洞穴的更新世沉积物 DNA）
这块骨头显示出被大型食肉动物啃食的证据，提供了线粒体遗传数据，表明它属于尼安德特人分支。它是迄今为止最古老的线粒体 DNA 分析之一。图片来源：图片来源： 乌尔姆摄影博物馆
从德国西南部的霍伦斯坦·斯塔德尔洞穴出土的尼安德特人的股骨提供了这样的机会。该研究的第一作者、马克斯普朗克人类历史科学研究所的 科西莫· 普斯 解释说：“这块骨头显示出被大型食肉动物啃食的证据，提供了线粒体遗传数据，表明它属于尼安德特人分支。” . 传统的放射性碳测年无法评估股骨的年龄，而是使用突变率估计大约 124,000 岁。这使得这个被研究人员指定为 HST 的尼安德特人标本成为迄今为止对其线粒体 DNA 进行分析的最古老的标本之一。有趣的是，它代表了与之前研究的尼安德特人不同的线粒体谱系。HST 和所有其他已知尼安德特人的线粒体谱系在时间上彼此分离得很深，至少在 220,000 年前就已分离。他们的线粒体 DNA 之间的差异表明，尼安德特人的线粒体遗传多样性比以前认为的要多。这表明尼安德特人的人口规模比他们存在的最后阶段的曾经估计的要大得多。（参考古代人类基因组的新观点）
( a ) HST 股骨的图片，( b ) 重建古代人类完整 mtDNA 的考古遗址地图，( c ) 54 名现代人（折叠）、18 名尼安德特人、3 名丹尼索瓦人和 1 名 Sima de los Huesos 的最大简约树仅用编码区和 98% 部分缺失构建的 mtDNA。灰色节点编号表示 1,000 次迭代后的引导程序支持。以黑猩猩 mtDNA 为根的树（未显示）。（d）nDNA（宽线）与尼安德特人、丹尼索瓦人和现代人的mtDNA（细线）系统发育的示意图比较。在c , d，单个符号和节点编号的颜色图例显示在水平时间线中。矩形框中的节点数是本研究中估计的发散时间（表 1），而椭圆框中的节点数是 Prüfer等人估计的日期。5和迈耶等人。3千年前的现在。红色和蓝色树枝分别代表假定的非洲和欧亚分布。
人类额外迁出非洲的时间表
提议的情景是，在尼安德特人和现代人类线粒体 DNA 发生分离之后（最多可追溯到 470,000 年前），但在 HST 和其他尼安德特人发生分歧之前（可追溯到至少 220,000 年前），一群人类从非洲迁徙到欧洲，将他们的线粒体 DNA 引入尼安德特人。因此，这种离开非洲的中间迁移发生在 470,000 到 220,000 年前之间。“尽管间隔很大，但这些日期为过去两个大陆之间可能的人类连通性和相互作用提供了一个时间窗口，”普斯说。（参考学术前沿：重建智人迁出非洲期间的气候条件）
古代和现代人类线粒体和核 DNA 进化场景的示意图。在这项研究中恢复的尼安德特人线粒体 DNA 表明，在 220,000 年前从非洲迁移出来。图片来源：安妮特·甘泽尔， 马克斯普朗克人类历史科学研究所
这种人类种群的流入如果就足够小，不会对尼安德特人的核 DNA 造成很大的影响。然而，它已经大到足以完全取代现有的尼安德特人线粒体谱系，更类似于丹尼索瓦人，用一种更类似于现代人的类型。“这种情况调和了古人类的核 DNA 和线粒体 DNA 系统发育的差异，以及根据核 DNA 和线粒体 DNA 估计的现代人类 - 尼安德特人种群分裂时间的不一致，”约翰内斯 ·克劳斯解释说，他也是马克斯普朗克研究所的人类历史科学，该研究的资深作者。（参考尼安德特人将人乳头瘤病毒传给欧亚大陆的智人）
在全球 311 名现代人、17 名尼安德特人、3 名丹尼索瓦人和 18 名尼安德特人（包括 HST）mtDNA 中测量了其频率上的成对核苷酸距离（以对数标度）。上的点X轴表示一个序列的成对比较。
来自 HST 股骨的核 DNA 数据对于评估其与尼安德特人、丹尼索瓦人和现代人的基因组关系至关重要，但由于保存不良和现代人类污染程度高，从 HST 中检索核 DNA 极具挑战性。然而，无论如何，需要来自不止一个人的高质量核基因组数据来全面调查这一拟议的人类迁出非洲浪潮，并且也将是未来研究的一个有趣领域。（参考滥交有风险：尼安德特人的灭绝故事）
探索
新祖宗？科学家思考来自西伯利亚的 DNA
马克斯普朗克学会提供
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