“何以為人”——如何定義我們?nèi)祟愖陨砑袄斫馊酥疄槿说莫?dú)特性，是一個(gè)復(fù)雜而艱巨的問題。遺傳學(xué)的興起和發(fā)展為我們從生物學(xué)角度理解現(xiàn)代人的由來和獨(dú)特性提供了新的視角——20多年前，第一例人類基因組的測(cè)序觀察到現(xiàn)代人與黑猩猩的基因差異和分歧時(shí)間；“人類基因組計(jì)劃”的完成揭開現(xiàn)代人廣泛的基因多樣性；早期現(xiàn)代人和滅絕古人類基因組的發(fā)現(xiàn)更是為理解過去人類遷徙和演化的路徑帶來新的證據(jù)和見解，這些突破性工作使我們比以往任何時(shí)候都更接近回答這一問題。

對(duì)此，《細(xì)胞》（Cell）雜志在創(chuàng)刊50周年之際發(fā)布特刊，從遺傳學(xué)視角討論“何以為人”這一前沿科學(xué)問題。因?qū)θ祟愌莼芯款I(lǐng)域的眾多突破性貢獻(xiàn)，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所付巧妹研究員受邀針對(duì)現(xiàn)代人的演化之路撰寫評(píng)論性文章，該文章“Ancient genomes and the evolutionary path of modern humans”于2024年2月29日在《細(xì)胞》雜志上在線發(fā)表，從古基因組學(xué)視角系統(tǒng)解讀了現(xiàn)代人遺傳特征的發(fā)展歷程，探討了過去人類的遷徙融合模式、種群規(guī)模、適應(yīng)性變異及多樣性的歷史，對(duì)現(xiàn)代人區(qū)別于其他滅絕的人類群體及其他物種的特殊性和優(yōu)勢(shì)特征提出了深刻見解。

直接視角——揭示現(xiàn)代人基因組背后的遺傳變化

通過直接比較現(xiàn)代人和滅絕古人類的基因組序列，研究人員可以更密切地追蹤現(xiàn)代人的起源及其重要表型的變化，從而區(qū)分他們與尼安德特人、丹尼索瓦人等的遺傳特征，探討現(xiàn)代人區(qū)別于滅絕古人類得以留存至今的優(yōu)勢(shì)和根本原因，這一直接方法從理論上來講是極其強(qiáng)有力的工具。然而，由于目前所獲得的滅絕古人類和早期現(xiàn)代人的基因組數(shù)據(jù)較少，這些古老群體的基因多樣性并未得到全面的了解，這使得該方法的使用受到極大的限制。

盡管如此，現(xiàn)有數(shù)據(jù)集和研究仍發(fā)現(xiàn)有重要的線索，被發(fā)現(xiàn)屬現(xiàn)存現(xiàn)代人所特有的、不存在于滅絕古人類混血或遠(yuǎn)祖群體不完全譜系的序列范圍僅占7%。在這一序列范圍里，與神經(jīng)功能、RNA剪接相關(guān)的遺傳變異被發(fā)現(xiàn)，而更多其他線索仍有待繼續(xù)探究。

文章指出，現(xiàn)代人并沒有一套明確標(biāo)識(shí)自身、區(qū)別于其他群體或物種的特有基因組，但各種各樣與身高、疾病免疫、耐寒性、膚色和眼睛顏色、飲食結(jié)構(gòu)等相關(guān)的基因變體構(gòu)成其最重要的遺傳特征——基因多樣性，盡管這種多樣性僅僅是古基因組所透射的史前人類基因多樣性的一小部分，卻在人類發(fā)展史中發(fā)揮了舉足輕重的作用。

間接視角——重建滅絕古人類與早期現(xiàn)代人的生存歷史

通過解碼滅絕古人類和早期現(xiàn)代人的古基因組信息，研究人員可以厘清這些人類群體之間的遺傳差異，更好地了解他們的行為方式和生存細(xì)節(jié)，如種群規(guī)模、家庭結(jié)構(gòu)、繁殖方式、遷徙路徑，及對(duì)氣候變化、病原體傳播、生活方式革新等的適應(yīng)，為從群體層面探知現(xiàn)代人得以持續(xù)擴(kuò)張和發(fā)展的優(yōu)勢(shì)特征提供了新的視角。

基于已有相關(guān)研究結(jié)果，文章分析指出早期現(xiàn)代人和滅絕古人類群體之間確實(shí)存在一些差異。例如，早期現(xiàn)代人群體的有效種群規(guī)模一直要比尼安德特人等滅絕古人類群體大得多，這有助于現(xiàn)代人在較長(zhǎng)時(shí)間和較大空間范圍內(nèi)維持高水平的遺傳多樣性，更能靈活應(yīng)對(duì)不斷變化的環(huán)境條件。又如，早期現(xiàn)代人和尼安德特人雖然都實(shí)行女性外婚制，即在自身所處關(guān)系密切的小群體之外尋找女性配偶，但早期現(xiàn)代人群體卻保持了更高的遺傳多樣性，他們的直系祖先之間的親緣關(guān)系相對(duì)更遠(yuǎn)，而尼安德特人和丹尼索瓦人的基因組則表明他們的直系祖先中有近親繁殖的跡象。此外，現(xiàn)代人的另一突出特征是其群體遷徙擴(kuò)張的迅速性和廣泛性，現(xiàn)代人走出非洲，不僅占據(jù)了所有先前存在的滅絕古人類的生存領(lǐng)地，而且擴(kuò)散至撒哈拉沙漠、美洲、大洋洲等更多地方。

盡管無法用單一的遺傳現(xiàn)象來解釋將現(xiàn)代人群體不斷擴(kuò)張而滅絕古人類群體不斷縮小至消逝的原因，但文章提出種群規(guī)模與個(gè)體適應(yīng)性之間的正相關(guān)性，即范圍更廣、聯(lián)系更加緊密的群聚網(wǎng)絡(luò)更有利于個(gè)體存活和繁衍，這被稱為“阿利效應(yīng)”，在幫助現(xiàn)代人進(jìn)行資源開發(fā)、防御和配偶選擇等合作性活動(dòng)中發(fā)揮了積極影響和重要優(yōu)勢(shì)。

此外，古基因組在揭示現(xiàn)代人對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制方面亦發(fā)揮重要作用。例如，東亞北部的EDAR基因突變可能在末次盛冰期低紫外線環(huán)境的選擇下頻率上升，來自丹尼索瓦人的EPAS1基因變體可能幫助高原居民在高海拔地區(qū)生存，還有許多與當(dāng)?shù)仫嬍辰Y(jié)構(gòu)、病原體免疫、生活方式改變等相關(guān)的適應(yīng)性基因都被一一發(fā)現(xiàn)。這些研究結(jié)果填補(bǔ)了現(xiàn)代人演化歷程里的相關(guān)空白，更凸顯了適應(yīng)在人類發(fā)展史中的關(guān)鍵作用。

現(xiàn)代人流動(dòng)性和適應(yīng)性不斷增強(qiáng)，這也意味著仍有許多古基因組有待進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和研究。付巧妹及團(tuán)隊(duì)總結(jié)的追蹤現(xiàn)代人演化之路的兩種方法——直接方法和間接方法，雖然因現(xiàn)有古基因組數(shù)據(jù)較少而有所局限，但仍然顯示出古基因組學(xué)在解答“何以為人”這一問題上的重要貢獻(xiàn)和巨大潛力。文章從直接和間接視角、個(gè)體和群體層面討論了現(xiàn)代人較之滅絕古人類，以及其他物種在演化過程里的相似之處和相對(duì)優(yōu)勢(shì)，這也為進(jìn)一步細(xì)化現(xiàn)代人的演化路徑和深層次的譜系結(jié)構(gòu)提供了更加清晰的研究思路。相信隨著更多關(guān)鍵時(shí)間和地點(diǎn)早期現(xiàn)代人和滅絕古人類基因組的測(cè)序和研究，將為解答“我們是誰，我們從哪里來”帶來更多新的證據(jù)和思考。

本文的共同第一作者和通訊作者為中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所E.?Andrew Bennett副研究員、付巧妹研究員。本研究由國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.01.047