93万年前人类祖先仅剩千余人？人类自古就是命运共同体！

93万年前人类祖先仅剩千余人？人类自古就是命运共同体！和无季节区别的气候这样的话题，一直都是很多人想知道的，接下来小编带你了解一下。

人类基因组是用遗传密码写成的人类自传。自生命诞生以来，“基因语言”就被用来记录人类所经历的变化和沧桑。

通过创新的全基因组分析方法和理论，中国科学家发现，93万年前，早中更新世过渡时期，由于气候剧烈变化，人类祖先在短时间内失去了987个个体；117万年来，人类祖先中成年个体的平均数量只有1280个。学术期刊《科学》9月1日在线发表了相关研究论文。

93万年前，人类遭遇严重“人口瓶颈”，险些灭绝？这一研究结果引起了社会各界的广泛关注甚至质疑。本报编辑独家专访了该论文共同通讯作者、中国科学院上海营养与健康研究所研究员李海鹏。

研究结果图

“人口瓶颈”与人类学和古气候学的一系列证据不谋而合

“我是谁？我从哪里来？我要去哪里？”面对这三个终极题，科学家们从未停止对人类起源之谜的探索。

根据目前的考古结果，人类的进化始于灵长类森林猿，随后经历了南方古猿、能人、直立人、智人四个阶段。其中，“智人”就是目前生活在世界上的人类。过去一百万年是人类进化的关键时期。但由于分析方法的，对人类祖先群体数量变化历史的研究大多局限于最近30万至10万年。

化石是研究人类进化最直接的证据。古生物学家发现古代非洲人类化石中存在“缺失的一环”。距今95万年至65万年之间的化石极为稀少，而95万年前和65万年前的化石则相对稀少。富有的。在非洲发现的几块直立人化石均距今约90万年。大约90万年前，还没有发现任何人类，并且被另一种新的人类物种所取代。

“通过对现代人类基因组的分析，我们发现人类祖先在93万年到813万年前经历了117万年的人口瓶颈。这个时间段恰好解释了非洲人类祖先化石的缺失。这就是链接“还有非洲直立人化石消失之谜。因为根本没有化石留下来。”李海鹏说。

研究结果显示，大约813万年前，人类祖先迅速从人口衰退过程中恢复过来，对应形成了新的古人类物种。

“根据我们的分析，这是一个新的古人类物种，而不是一个古人类物种取代了另一个古人类物种。”李海鹏说，“如何命名这个新的古人类物种？目前化石界存在很大争议。为了避免争议，我们将其命名为LCA，即现代人类、尼安德特人和丹尼索瓦人的最近共同祖先。”

染色体数量的变化对生物体有很大的影响。染色体的融合或断裂是进化过程中的重要事件。人类是猿类的后裔，与黑猩猩有共同的祖先。但自从600万年前黑猩猩和人类在进化树上分道扬镳后，人类分支中发生了染色体融合事件，形成了现代人类2号染色体。人类2号染色体由两条中等大小的猿染色体组成。融合。

“通过统计人类2号染色体融合区域AT到GC的转化率，并与黑猩猩同源区域进行比较，可以估算出两条古人类2号染色体的融合时间。上有两个研究小组在研究古人类分别对2号染色体进行估计，估计染色体的融合时间，一组研究估计结果为74万年前，另一组估计结果为90万年前，因此，这个染色体融合时间很可能发生在74万到90万之间几年前，这也对应了我们研究的古代严重瓶颈时期。”李海鹏说道。

创新构建“快速、最短时间寻祖”理论与方法

尽管近年来古代DNA测序技术发展迅速，但由于炎热的条件不利于DNA的保存，科学家们一直无法从30万年前的非洲人类祖先化石中提取出古代DNA。这一研究成果的成果源自华东师范大学脑功能基因组研究所李海鹏、潘一轩带领胡望杰、郝自谦等团队成员创新性构建了“快速、最短时间祖先”新理论追踪”。

这种基于群体遗传学和计算生物学交叉的新理论，可以实现数百万年大时间尺度上的高精度时间检索，准确估算古代群体的历史，从而对古代人类群体进行“普查”。”。

虽然史前没有关于群体数量的书面记录，但有效群体规模会影响每一代的“祖先率”，即两个谱系来自上一代同一祖先的概率。因此，人类祖先在人口基因组上留下了印记，反映了当时人口的规模。该团体的历史越悠久，至今留下的印记信号就越弱。

李海鹏和潘一轩研究团队根据这一原理创建了FitCoal理论。遵循这个理论进行数学推导，我们可以得到任意种群模型下每种突变类型对应的祖先分支长度期望值的解析解，进而得到精确的似然值，即观察到突变谱的概率人口历史条件下的样本。因此，无需获得群体历史的先验知识，FitCoal就可以自动快速搜索最大似然值来估计群体历史。

研究一开始就遇到了很大的困难。“我们的想法是通过计算任意模型下突变谱的期望值并与观察到的突变谱进行比较来推断种群历史。突变谱的期望值等于相应分支的期望值的乘积“祖树的长度和突变率。但是，我们一开始并不知道如何计算祖树的预期分支长度。”李海鹏说。

经过近一年的艰苦数学推导和计算机编程，研究人员发现自己陷入了无尽的泥潭，无路可走。发现理论推导方向错误，程序内存开销极大，根本没有实用价值，计算结果也极其错误。经过多次讨论，潘艺轩当时建议“与其花时间去解开一团乱七八糟的线团，不如重新包一团线团。”

“研究组最终决定删除所有代码，从头开始数学推导，从头开始编程。之后研究又回到正轨，基本没有遇到什么大题，而且通过日常讨论机制，少走了很多弯路”都被回避了。科学研究的过程是痛苦与幸福并存的。”李海鹏说道。

研究成果历时七年验证并发表论文预印本

经过三四年构建“快速、最短时间祖先”的新理论方法后，研究团队开始进行2016年至2017年的人口数据分析，很快就“看到”了远古时期人类群体的瓶颈。

117万年来，人类祖先中成年个体的平均数量只有1280个？“回想起来，当我们第一次看到这个结果时，我们并没有感到惊讶，而是有点沮丧。因为它太难以置信了，这可能意味着我们的程序出现了错误。毕竟，为什么这么明显的群体历史事件以前都是这样吗？如果没有人注意到的话，难道是我们失算了？”李海鹏说道。

胡旺杰、郝自谦、李海鹏、潘一轩等团队成员反复检查理论方法和代码。经过几个月的无数次尝试，没有发现任何错误。他们这才意识到，这个人类群体的瓶颈可能是真实存在的。

他们用了近七年的时间才确认了这个群体瓶颈的存在。从对1000人基因组数据的分析，到对另一个测序率较高但样本相对较小的人类基因组多样性计划的数据的分析，都检测到了同样的群体瓶颈。而且，从总共50个现代人类群体的两组独立基因组数据中获得的人口瓶颈时间和人数的估计几乎相同。

研究人员随后利用HGDP-CEPH数据集中的两个南部非洲群体进行了进一步验证。尽管样本量只有6和8个人，但仍然发现了古老的群体瓶颈。对非洲种群样本的重采样结果表明，只有三个非洲个体的基因组才能检测到这一古老的种群瓶颈，进一步论证了“快速最短时间祖先”理论创新所带来的这一重现。

“群体遗传学在群体历史估计领域有一个标准的证伪过程。可以简单理解，群体规模的变化是一个统计意义上发生的事件，相当于一个假设检验。因此，我们通过了一个进行了大量的仿真实验来验证我们的结论。论文的附录有100多页，其中很大一部分是对古代群体瓶颈的验证，所有验证结果都支持我们的结论。”李海鹏说道。

他说“过去十年，我们大部分时间都专注于进一步验证我们的发现。就像福尔摩斯的名言消除所有不可能，剩下的，无论多么难以置信，都是真理。没有一个是真理。”目前网上出现的批评和建议超出了我们过去六七年反复核实过程中考虑的范围。”

尽管反复的交叉验证证实了重要的人类群体瓶颈的发现，但古生物学证据仍然缺乏。经过讨论，研究团队决定公开听取学术界的反馈并寻求合作，于2021年5月发布预印本版本。

预印本发布几天后，意大利罗马和佛罗伦萨大学的古人类学家GiorgioManzi教授和FabioDiVincenzo教授迅速联系他们，并告知他们这一发现与他们的化石考古现象相符。经过认真的讨论和交流，大家决定联手进一步完成这个课题。最终，经过近一年的密切配合和修改，文章于2022年4月28日投稿至《Science》。

在正式发表的论文中，研究团队将许多技术细节放入了100多页的补充材料中。为了方便学术界重复和验证其结果，还提供了模拟程序的具体参数并进行了格式化，以方便同行使用。

中山大学生命科学学院教授、博士生导师吴忠义评论道“这篇论文的理论框架都在附件里，正文只发表结论，这是一个关于买一台机器的故事。”“棺材里藏着一颗珍珠，这也是近年来CNS期刊上很少见的理论论文。”

人类自古以来就是休戚与共的命运共同体

通过现代人群的基因组数据追溯的进化信息代表了有关现代人类祖先的信息。

“我们在研究中看到的古代群体瓶颈代表了现代人类的直系祖先，它在短时间内迅速失去了987个个体成员，减少到原来的13个。这是一个非常强烈的影响。它是一致的“随着许多濒危物种观察到的种群变化，人类祖先曾经濒临灭绝的结论并不依赖于分子钟假说。”李海鹏说。

他认为，如果人类祖先当时不采取任何实际行动，不做出任何改变，任由族群的数量迅速下降，那么结果必然是所有成员的灭绝。只有紧密合作，更有效、更公平地获取和分配极其有限的食物，我们的祖先才能渡过117万年的困难。

除了文化和合作的变化之外，生存压力也导致了人类祖先进化的许多改进。比如大脑体积的增大、两条染色体的融合、新的古人类物种的形成等。此外，早期考古记录中人类控制火的时间非常接近人类祖先种群开始迅速恢复的时间，并且还可能在恢复群体规模方面发挥重要作用。

“人类自古以来就是一个命运共同体。面对恶劣的生存环境，我们的祖先团结起来应对，才有了今天地上人类的繁荣发展。”李海鹏表示，今天，我们面临严峻的极端气候和复杂的争端，面对人类的本源，秉持人类命运共同体理念，团结互助、共同发展，让我们能够在地上更好地繁衍生息，世世代代生活。”

美国南佛罗里达大学人类遗传学家刘晓明教授、西湖大学统计遗传学实验室负责人、生命科学学院教授杨健教授等专家认为，人类遭遇93万年前的“人口瓶颈”对人类进化产生了深远的影响。具有重要影响，可能决定现代人类许多关键表型的形成。这一远古时期人类祖先数量的迅速减少，也减少了6585个现代人群的遗传多样性，对人类的生命和健康产生了深远的影响。这是一个“新理论带来新发现”的研究实例。

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