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世界最早农民身份复杂:基因揭示农业起源的多元性

2016-07-27 13:06 赵熙熙 中国科学报 阅读 0
核心摘要: 三个研究团队利用古代DNA分析发现,中东最早农民并非单一群体,而是由多个基因截然不同的人群构成。研究揭示了农业起源的多元性,挑战了传统认知。来自伊朗扎格罗斯山脉、安纳托利亚和黎凡特的早期农民在基因上存在显著差异,表明农业可能在不同地区独立发展或通过文化传播而非人群迁徙扩散。这些发现为理解人类文明起源提供了新视角。

古代脱氧核糖核酸(DNA)能够以看似简单的方式揭示过去发生的复杂故事。其中最著名的案例是让科学家认识到,现代人并非仅仅通过迁徙简单取代了古代表亲,而是在沿途与后者繁衍生息。如今,这种方法为已知起源于中东肥沃月湾的农业故事增添了新的维度。

三个研究团队利用新技术对全球最早农民的核DNA进行了分析,发现从事农业活动的并非单一群体,而是由分散在该地区、基因上截然不同的人群构成。英国剑桥大学考古学家Colin Renfrew指出:“并非一个早期人群在亚洲西部播下了农业的种子,而是多个相邻人群发现并开发了潜在的植物和动物驯化。”相关论文发表于《科学》杂志及bioRxiv预印本平台。

研究人员尚无法确定农业是在不同人群中迅速传播,还是被多次独立发明。但《科学》论文共同作者、伦敦大学学院统计遗传学家Garrett Hellenthal表示,第一批农民的多样性“令人非常惊讶”,这些彼此生活地区靠近的早期农民在基因上完全不同。

耕种植物和放牧动物的最早考古学证据可追溯至距今12000至10000年前的肥沃月湾(从波斯湾到土耳其和埃及南部)。在约旦杰里科、伊拉克亚尔莫和土耳其恰塔霍裕克等地,考古学家发现了年代相近的早期谷物农业和驯养山羊、绵羊的证据。遗传学家一直试图追踪是否同一批人——或仅仅是他们的思想——传播了早期农业。来自安纳托利亚西部古代农民的DNA表明,他们是欧洲最早农民(线纹陶器文化)的直系祖先;今天的撒丁岛人与这些古代安纳托利亚人共享大部分DNA。

然而,第一批农民的踪迹在中东炎热气候下变得模糊。研究人员利用新方法从富含DNA的石化耳骨中提取了DNA。由德国美因茨约翰尼斯·古登堡大学Joachim Burger率领的团队,与伊朗国立博物馆的Marjan Mashkour和Fereidoun Biglari合作,测序了生活在伊朗扎格罗斯山脉的4个牧羊人的完整基因组,包括一位来自Wezmeh洞穴的9000岁男性,以及来自阿卜杜勒·侯赛因山丘的3具10000岁骨架——世界上最古老的农民遗骸。牙齿同位素测试证明他们以富含谷物的食物为生,这是农业饮食的标志。

Hellenthal利用DNA遗传模式新方法发现,早期扎格罗斯山脉农民在巴基斯坦、阿富汗等地,尤其是伊朗琐罗亚斯德教徒中留下了遗传世系。而古伊朗人的DNA与西部安纳托利亚农民的DNA截然不同。Burger说,这两组农民——在时间和空间上分别相隔2000年和2000公里——一定是从距今77000至46000年前分离的完全不同的狩猎采集者传承而来。

哈佛大学David Reich在bioRxiv上的研究分析了44个古代中东人的DNA(距今14000至3400年前),包括以色列纳图夫狩猎采集者、扎格罗斯山脉农民、欧亚草原青铜时代牧民,并与2864位现代及古代人对比。通过对每个基因组120万个核苷酸测序,发现以色列和约旦(黎凡特)早期农民的基因不同于扎格罗斯山脉农民,而这两个群体又不同于西部安纳托利亚人。第三项研究分析了来自Ganj Dareh的一名10000岁女性的完整基因组,该地点曾发现全世界最古老的驯养山羊证据。

肥沃月湾是指中东两河流域及附近一连串肥沃土地,包括累范特、美索不达米亚和古埃及,位于今日以色列、黎巴嫩、约旦部分地区、叙利亚,以及伊拉克和土耳其东南部、埃及东北部。古代气候促成了许多一年生植物的进化,其可食用种子产量高于多年生植物,为早期人类尝试培育试验提供了条件。

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