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內容簡介

追溯人類的DNA足跡
 

 
人類花費數萬年光陰才從非洲一路遷徙到南美洲最南端，如今DNA提供了有史以來最清晰的圖像，讓我們一窺其中究竟。
 
撰文╱斯蒂克斯（Gary Stix）
 
翻譯／王心瑩
 

 
重點提要
 
■科學家透過骨骼、考古證據和DNA，追蹤人類遷徙的路徑。然而要找到古代遺物總是很困難。
 
■藉由比較各地現代人的DNA，我們可以判定在一個地方土生土長的族群生活了多久時間。
 
■最新的研究可以檢視一個個樣本的全基因組，從而將人類行經全世界的路徑繪製出來。這些研究結果也可描述人類的基因如何適應各地的食物、氣候和疾病。
 
奧薩瑪賓拉登的同父異母兄弟擁有一家開發公司，去年宣佈要建造一座橋樑，橫跨連接紅海與印度洋的曼達布海峽。這個極富野心的計畫若成真，非洲的人們將可經由這座全世界最長的橋樑前往麥加朝聖，且從數十公尺的高空重現人類歷史上最值得紀念的遷徙旅程：約在5~6萬年前，一小群非洲人（幾百或甚至幾千人）搭乘小船穿越這個海峽，再也沒有回頭。
 
我們無法完全參透那群人離開東非家園的原因，也許是氣候發生變化，或者曾經不虞匱乏的貝類消失了。但有幾件事是相當確定的：最初離開非洲的移民所擁有的身體與行為特徵（腦容積很大、具有語言能力）完全就是現代人類的特徵。從亞洲大陸（今天的葉門）出土的營地遺跡看來，他們在數萬年間跨越各個大陸與陸橋，一路遷徙到南美洲最南端的火地島。
 
科學家費盡千辛萬苦，收集到許多化石骨骼和矛尖之類的工具，當然能對這段遷徙歷程有比較深入的認識，但古代遺物總是太少，無法為如此久遠的歷史提供完整的圖像。過去20年來，族群遺傳學家開始能夠填補考古人類學記錄上的這塊空白了，在他們眼中，現代人類早期一路遷徙，彷彿留下一路的「遺傳麵包屑」可供追蹤。
 
人與人之間的DNA幾乎完全相同，也就是說，所有人的基因組都包含30億個核酸，這些「字母」有多達99.9%是相同的，但混雜其中的另外0.1%則是關鍵的差異所在。若是比較東非人和美洲原住民在這部份的差異，便可得出人類血統的關鍵線索，以及從一個大陸遷徙到另一大陸的確切過程。到了最近幾年，在遺傳學家眼中，只由父傳子或母系遺傳的DNA已等同化石證據；最新的研究更使科學家調整關注焦點，現在他們不只看少數幾段單獨的DNA，而是放寬視野，研究散佈在整個基因組裡的幾十萬個核酸。
 
廣泛掃描DNA的結果，已經為人類在全球的遷徙過程提供了空前精確的路線圖，有些研究甚至是近幾個月才剛發表。這項研究能為「現代人類起源於非洲」的說法背書，也顯示非洲是遺傳多樣性的儲藏庫，從而涓滴流出到全世界各個地方去。這棵遺傳親緣樹的根部是從非洲桑人開始，最後新生的分枝則是南美洲印第安人和太平洋島民。
 
人類遺傳歧異度的研究（可說是一種史學的全球定位系統）可追溯到第一次世界大戰，當時有兩位醫師研究駐紮在希臘第撒隆尼基的士兵，發現一種特定血型的出現率會依國籍不同而有所差異。1950年代，卡瓦利–斯福札（Luigi Luca Cavalli-Sforza）正式開始研究各個族群的遺傳差異，方法是檢視各自的血型蛋白，而這些蛋白質之所以不同，是因為製造它們的基因並不相同。
 
接著在1987年，美國加州大學柏克萊分校的肯恩（Rebecca Cann）和威爾森（Allan Wilson）發表了一篇開創性的論文，他們分析經由母系代代相承的粒線體（細胞裡製造能量的胞器）DNA後指出，人類所有族群都是20萬年前一位非洲女性的後代。媒體立刻以「粒線體夏娃」為頭條標題來報導這項發現（儘管以聖經人物為名，這個夏娃並不是第一個女性，只是她的血統一路傳承至今。）
 
一切都與夏娃有關
 
在粒線體當中，無益也無害的中性突變發生速度快、機率相對可預測，因此這胞器就像個「分子時鐘」，只要計算兩群人或兩個譜系之間突變數量的差異（就像時鐘滴答了幾下），研究者就可繪製遺傳樹圖，回溯出兩者共同的祖先，即「粒線體夏娃」或繁衍出新譜系的另一位女性。比較各地區不同譜系的繁衍時間長短，就可建構出人類遷徙的時間表了。
 
1987年之後，人類多樣性的資料庫益發擴充，又加入了只由父傳子的性染色體「Y染色體」，這種男性遺傳的DNA含有好幾千萬個核酸，比只有1萬6000個核酸的粒線體DNA多了很多，大大提升了研究人員區辨各族群的能力。仔細分析各族群的粒線體DNA和Y染色體DNA，可以得到幾百個遺傳標記（指DNA出現特殊突變的位置，可用來識別特定譜系）。
 

目錄

專題文章
 
　　【人類遷徙】 追溯人類的DNA足跡　斯蒂克斯（Gary Stix）
 
　　【人類遷徙】 重建東亞人類的譜系　李輝、金力
 
　　【人類遷徙】 尋根之旅，跟著語言走　文／鄒嘉彥
 
　　【物理學】 從路徑積分到量子幾何　高涌泉
 
　　【物理學】 自行堆砌的四維時空　安柏雍恩（Jan Ambjo★rn）、尤爾克維茲（Jerzy Jurkiewicz）、羅爾（Renate Loll）
 
　　【演化生物學】 物種是什麼？　齊默（Carl Zimmer）
 
　　【演化生物學】 由果蠅基因探索物種形成奧秘　丁照棣、陳其駿、楊士又
 
　　【科學人看科學人】 走入人群的研究者——劉紹臣　李名揚
 
臭氧是對溫室效應影響排名第三的人為產物，大氣科學家劉紹臣在這個領域的研究，使他成為全世界論文被引用次數最多的學者之一，還因此參與IPCC的工作，分享5000分之一的諾貝爾和平獎。
 

 
　　【科技創新】 多重觸控螢幕玩出新把戲　布朗（Stuart F. Brown）
 
　　【科技創新】 觸控螢幕開啟娛樂商機　詹依辰
 
　　【腦科學】 躍動的舞蹈神經　布朗（Steven Brown）、巴森斯（Lawrence M. Parsons）
 
　　【數學遊戲】 寓數學於魔術方塊　郭君逸
 
　　【數學遊戲】 與群同樂　克里茲（Igor Kriz）、席格爾（Paul Siegel）
 
　　【運動心理學】 禁藥與金牌　薛莫（Michael Shermer）
 
　　【科學Easy Learn】 運動彩券大解盤　
 
　　【生物手記】 武威山烏皮茶正名記　
 

 
新聞掃描
 
　　【科學人新聞】 南北極冰融同時加速　
 
　　【科學人新聞】 「基因資訊平等法」成真　
 
　　【科學人新聞】 表面張力飲食法　
 
　　【科學人新聞】 老基因的新把戲　
 
　　【科學人新聞】 老基因的新把戲　
 
　　【科學人新聞】 2008國際愛蛙年　
 
　　【科學人新聞】 在同步軌道向太陽借光　
 
　　【科學人新聞】 蟲蟲的性生活　
 
　　【科學人新聞】 疼痛纏身的人　
 

 
華人視界
 
　　【科學人觀點】 花都紀事：捍衛想像力的普世原則　曾志朗
 
　　【形上集】 達爾文的世紀　高涌泉
 
　　【變遷中的氣候】 節能產業終將興起　柳中明
 
　　【網路不打烊】 論文的物種起源　張俊盛
 
　　【不可勝數】 用4523659424929個符號定義1　李國偉
 
　　【時光隧道】 馬無夜草不肥　王道還
 

 
專欄文章
 
　　【永續發展】 瘧疾的大限何時來到？　薩克斯
 
　　【真真假假】 神聖科學　薛莫
 
　　【反重力思考】 一句話總結電影劇情　米爾斯基
 
　　【科學人剪影】 和腸內細菌一起成長的科學家：尼柯森　
 
　　【科技解剖室】 豪華郵輪：靈巧的海上摩天樓　
 
　　【專家解答】 食物的外觀或氣味如何影響味覺？地震為何會停下來？　
 

 
編輯部製作
 
　　【總編輯的話】 人類大遷徙　李家維
 

 

精彩試閱

追溯人類的DNA足跡
 

 
人類花費數萬年光陰才從非洲一路遷徙到南美洲最南端，如今DNA提供了有史以來最清晰的圖像，讓我們一窺其中究竟。
 
撰文╱斯蒂克斯（Gary Stix）
 
翻譯／王心瑩
 

 
重點提要
 
■科學家透過骨骼、考古證據和DNA，追蹤人類遷徙的路徑。然而要找到古代遺物總是很困難。
 
■藉由比較各地現代人的DNA，我們可以判定在一個地方土生土長的族群生活了多久時間。
 
■最新的研究可以檢視一個個樣本的全基因組，從而將人類行經全世界的路徑繪製出來。這些研究結果也可描述人類的基因如何適應各地的食物、氣候和疾病。
 
奧薩瑪賓拉登的同父異母兄弟擁有一家開發公司，去年宣佈要建造一座橋樑，橫跨連接紅海與印度洋的曼達布海峽。這個極富野心的計畫若成真，非洲的人們將可經由這座全世界最長的橋樑前往麥加朝聖，且從數十公尺的高空重現人類歷史上最值得紀念的遷徙旅程：約在5~6萬年前，一小群非洲人（幾百或甚至幾千人）搭乘小船穿越這個海峽，再也沒有回頭。
 
我們無法完全參透那群人離開東非家園的原因，也許是氣候發生變化，或者曾經不虞匱乏的貝類消失了。但有幾件事是相當確定的：最初離開非洲的移民所擁有的身體與行為特徵（腦容積很大、具有語言能力）完全就是現代人類的特徵。從亞洲大陸（今天的葉門）出土的營地遺跡看來，他們在數萬年間跨越各個大陸與陸橋，一路遷徙到南美洲最南端的火地島。
 
科學家費盡千辛萬苦，收集到許多化石骨骼和矛尖之類的工具，當然能對這段遷徙歷程有比較深入的認識，但古代遺物總是太少，無法為如此久遠的歷史提供完整的圖像。過去20年來，族群遺傳學家開始能夠填補考古人類學記錄上的這塊空白了，在他們眼中，現代人類早期一路遷徙，彷彿留下一路的「遺傳麵包屑」可供追蹤。
 
人與人之間的DNA幾乎完全相同，也就是說，所有人的基因組都包含30億個核酸，這些「字母」有多達99.9%是相同的，但混雜其中的另外0.1%則是關鍵的差異所在。若是比較東非人和美洲原住民在這部份的差異，便可得出人類血統的關鍵線索，以及從一個大陸遷徙到另一大陸的確切過程。到了最近幾年，在遺傳學家眼中，只由父傳子或母系遺傳的DNA已等同化石證據；最新的研究更使科學家調整關注焦點，現在他們不只看少數幾段單獨的DNA，而是放寬視野，研究散佈在整個基因組裡的幾十萬個核酸。
 
廣泛掃描DNA的結果，已經為人類在全球的遷徙過程提供了空前精確的路線圖，有些研究甚至是近幾個月才剛發表。這項研究能為「現代人類起源於非洲」的說法背書，也顯示非洲是遺傳多樣性的儲藏庫，從而涓滴流出到全世界各個地方去。這棵遺傳親緣樹的根部是從非洲桑人開始，最後新生的分枝則是南美洲印第安人和太平洋島民。
 
人類遺傳歧異度的研究（可說是一種史學的全球定位系統）可追溯到第一次世界大戰，當時有兩位醫師研究駐紮在希臘第撒隆尼基的士兵，發現一種特定血型的出現率會依國籍不同而有所差異。1950年代，卡瓦利–斯福札（Luigi Luca Cavalli-Sforza）正式開始研究各個族群的遺傳差異，方法是檢視各自的血型蛋白，而這些蛋白質之所以不同，是因為製造它們的基因並不相同。
 
接著在1987年，美國加州大學柏克萊分校的肯恩（Rebecca Cann）和威爾森（Allan Wilson）發表了一篇開創性的論文，他們分析經由母系代代相承的粒線體（細胞裡製造能量的胞器）DNA後指出，人類所有族群都是20萬年前一位非洲女性的後代。媒體立刻以「粒線體夏娃」為頭條標題來報導這項發現（儘管以聖經人物為名，這個夏娃並不是第一個女性，只是她的血統一路傳承至今。）
 
一切都與夏娃有關
 
在粒線體當中，無益也無害的中性突變發生速度快、機率相對可預測，因此這胞器就像個「分子時鐘」，只要計算兩群人或兩個譜系之間突變數量的差異（就像時鐘滴答了幾下），研究者就可繪製遺傳樹圖，回溯出兩者共同的祖先，即「粒線體夏娃」或繁衍出新譜系的另一位女性。比較各地區不同譜系的繁衍時間長短，就可建構出人類遷徙的時間表了。
 
1987年之後，人類多樣性的資料庫益發擴充，又加入了只由父傳子的性染色體「Y染色體」，這種男性遺傳的DNA含有好幾千萬個核酸，比只有1萬6000個核酸的粒線體DNA多了很多，大大提升了研究人員區辨各族群的能力。仔細分析各族群的粒線體DNA和Y染色體DNA，可以得到幾百個遺傳標記（指DNA出現特殊突變的位置，可用來識別特定譜系）。