遗传学是一门自然科学,其研究方法与人文科学有所不同。自然科学通常采用假设驱动的研究方式:研究者根据背景资料提出假设,设计实验,收集数据,分析结果以验证假设。遗传学作为一种工具,在研究过程中,其假设往往来源于人文科学,尤其是历史学。然而,一旦假设确立,后续研究便遵循遗传学自身的路径和规律,不受其他学科影响。最终结果需回到原学科框架下检验。因此,遗传学作为工具,对历史研究具有重要价值。
金力教授简介:1963年3月生,浙江上虞人。复旦大学生命科学学院教授、博士生导师。1994年获德克萨斯大学生物医学/遗传学博士学位。现为德国马普学会外籍会员、国际人类基因组组织理事、上海市遗传学会理事长、上海市人类学会理事长,以及《基因组研究》等7家国际学术杂志编委。主要研究方向包括医学遗传学及遗传流行病学、计算生物学、人类群体遗传学和基因组学。承担多项国家重大课题,在《自然》、《科学》、《美国科学院院报》、《美国人类遗传学杂志》等发表论文200余篇。曾获教育部长江学者(讲座教授)、杰出青年科学家基金、国家自然基金二等奖、教育部和上海市科技进步一等奖等荣誉。
一、研究人类历史的窗口
史籍记载的是历史事件,考古学研究遗址和实物证据,而基因研究则能揭示人群或个体间的生物学关系。例如,通过遗传学分析可以推测任意两人之间的亲缘关系,或汉族与藏族之间的关系。基因研究将人们关联起来,为历史学、考古学和遗传学的交叉融合提供了可能。
历史学可上溯至约四千年前,历史语言学可推至六千年前,考古学可追溯至两百五十万年前,而古生物学和进化遗传学则可推至数百万年前。遗传学增加了时间深度,且具有客观真实性——通过DNA分析可准确判断某人是否为某历史名人的后代。
遗传学或分子人类学是连接史籍、考古和家谱的桥梁。从遗传学角度看,人类历史的核心是起源与迁徙(即“源”与“流”)。通过研究现代人群的遗传结构,可推测人群的进化史或人类史。
遗传学家眼中的人类迁徙史:人类起源于非洲,随后迁徙至世界各地。现代人类祖先起源于东非,一部分人走出非洲到达中东,然后一支沿印度洋沿岸东行,成为亚洲人祖先;另一支北上西行,成为欧洲人祖先。人群迁徙后因地理隔离导致遗传分化,形成不同的生物学特征(如基因、体质、疾病)和非生物学特征(如文化、语言、民族)。
通过度量人群间的遗传相似性,可推断其分化时间。遗传学为研究人群关系提供了一把精确的“尺子”。
二、为什么可以借助遗传学
人的细胞核内有23对染色体,DNA呈双螺旋结构,由A、T、G、C四种碱基组成。线粒体DNA(母系遗传)和Y染色体(父系遗传)是研究人类迁徙的重要工具。DNA复制时的随机突变导致个体间基因组差异(平均千分之一),这些差异可作为遗传标记。通过分析单倍型(一组突变特征)的分布,可追溯人群历史。
例如,通过分析现代人群的遗传标记,可推断不同人群的源流,如同在黄海中区分黄河水和长江水。
三、遗传标记隐含人类历史痕迹
复旦大学实验室通过提取群体特征的遗传标记,推测东亚人群的迁徙方向。例如,对Y染色体单倍型分析发现:亚洲南方人群单倍型多样性高于北方,且北方单倍型在南方均有分布;同一单倍型在南方更古老。基于此,1999年提出东亚人从南方进入的假说,估计距今三至四万年由南向北迁徙。这一结论已被国际接受。
语言分布与遗传分布高度对应。东亚六大语系(阿尔泰、汉藏、苗瑶、侗傣、南亚、南岛)的分布与遗传结构相关。南来人群对东亚人群的贡献大于北来人群。
第二个范例:北方汉族人群的扩张。通过DNA分析发现,南方汉族的父系主要来自北方汉族,而母系主要来自南方原住少数民族,且贡献与地理纬度相关。这支持了汉文化传播主要由人口迁徙驱动,且具有性别偏向性。
四、历史研究如何用好遗传学工具
遗传学可研究人群间和个体间的关系。例如,通过分析曹操后代的Y染色体单倍型,可推断曹操的Y染色体类型,无需检测其遗骸。遗传学分析可作为法医学证据,证实或证伪历史人物间的遗传关系,判断迁徙路线,分析民族归属,研究古代人群迁徙和人种特征(如匈奴人种)。
遗传学作为工具,对历史研究具有重要作用。研究团队已获得两百多个民族、近二十万个样本,为深入研究奠定了基础。