移民北極新世界

「北美北極區(North American Arctic)」指的是美洲最北方,包括格陵蘭、加拿大、阿拉斯加的寒冷區域。世代在此居住的原住民伊努特人(Inuit,或作因紐特人),跟美洲其他地方的原住民一樣,祖先最初都來自亞洲;只是跟南方的血親相較,伊努特人移民新世界的年代更晚。

長期適應北極寒冷生活的伊努特人。(圖片來源)
長期適應北極寒冷生活的伊努特人。(圖片來源

 

大部分的美洲原住民族群,距離祖先抵達美洲已經超過一萬年,最北方的北美北極區大概出於氣候嚴峻,人居歷史更加延遲。考古記錄顯示,此區域最早的居民約在 6000 年前現蹤,他們是來自西伯利亞,跨越白令海峽的古愛斯基摩人(Paleo-Eskimo)。

古愛斯基摩人在北極生存了數千年,留下豐富的考古記錄,距今 4000 年的「Saqqaq」更在 2010 年時,成為史上第一個被定序成功的古代基因組(不過比起遲了數個月發表,卻萬眾矚目的尼安德塔人基因組,古愛斯基摩人 Saqqaq 的光環相對黯淡許多)[1]。

鑽研古代遺傳學的專家,後來陸續獲得一些古愛斯基摩人的古代基因組,然而比對他們與現在的極區居民-伊努特人後,遺傳學家驚訝地發現,古愛斯基摩人的血脈並沒有傳承下來,而是在大約 700 年前神秘地全面消失 [2]。

現在的伊努特人,其實是另一波來自西伯利亞的新移民,他們的祖先約在西元 1350 年渡海建立新家,和較早的古愛斯基摩人間,沒有遺傳交流。

北極居,不脂油,只會死

每個人只要是人,遺傳上都大同小異,而人與人之間的差異,就是那點小異。

儘管前進美洲的歷史不是太長,伊努特人的祖先更早之前,畢竟也是在一樣酷寒的西伯利亞討生活,而長期的極區生活,可能使得一些有利於適應寒冷的遺傳變異(genetic adaptation),保存在伊努特人的 DNA 中。2015 年的論文,蒐集 191 位格陵蘭伊努特人的基因組,尋找他們的遺傳適應 [3]。

尋找有利基因(或遺傳變異)的方法,大致原理是比較伊努特人、中國的漢人,還有歐洲人族群間的差異;假如有個基因的版本,只在伊努特族群中的比例特別高,卻在其他族群中特別低,符合這個特徵的 DNA 位置,就可能與伊努特人適應北極生活有關-因為漢人與歐洲人的祖先,並沒有經歷過類似的酷寒環境,也就沒有機會留下適應寒冷的突變至今。

伊努特人與中國漢人和歐洲人相較最獨特的基因,位於第 11 號染色體的 FADS 排名第一,第 1 號染色體的 WARS2 和 TBX15 排名第二。(圖片來源)
伊努特人與中國漢人和歐洲人相較最獨特的基因,位於第 11 號染色體的 FADS 排名第一,第 1 號染色體的 WARS2 和 TBX15 排名第二。(圖片來源

 

基因組上有數個區域符合這個特徵。排名第一的位於第 11 號染色體,附近有 3 個去飽和酶基因(fatty acid desaturase,簡稱 FADS):FADS1FADS2FADS3;這種基因的蛋白質產物「去飽和酶」是酵素,功能是將沒有雙鍵(double bond)的飽和脂肪酸(saturated fatty acid),轉化為具備一個或多個雙鍵的不飽和脂肪酸(unsaturated fatty acid),像是知名的 DHA 與 EPA。

可能協助伊努特人適應北極的基因,去飽和酶位居第一名寶座,並不太令人意外,因為這個基因與脂質有關。在台灣炎熱又營養過剩的環境下,許多人閃避油脂唯恐不及,恨不得能消滅全身的肥油;然而若是身處寒冷的北極圈,又是欠缺現代科技的古時候,不脂油,只會死。

與眾不同的去飽和酶對伊努特人有何助益?看似合理的推論是,伊努特人的傳統飲食沒有穀物,主要是魚類、海洋哺乳類,還有一些動物,當中都含有大量動物性油脂,因此伊努特人獨特的去飽和酶,能協助他們適應如此高油的飲食。

遠古混血獲得有利基因,又一個案例:

格陵蘭的伊努特族群,跟歐洲人與中國漢人相較,排行第二獨特的區域位於第 1 號染色體。2016 年的論文,深入研究這個區域的 2 個基因:WARS2 TBX15,驚訝地發現它們來頭不小,很可能可以追溯到數萬年前滅絕的古代人種「丹尼索瓦人(Denisovan)」[4]。(延伸閱讀▶與狼混血,讓藏獒適應高海拔

智人和丹尼索瓦人 4 萬多年前有過性,導致一些丹尼索瓦 DNA 進入智人的基因庫。之前已經知道,青藏高原居民圖博人(Tibetan)的祖先,曾經獲得過源自丹尼索瓦人的 EPAS1 基因版本,幫助他們適應缺氧的高原環境,造成圖博族群如今超過 80%,都配備丹尼索瓦版的 EPAS1

伊努特人的日常飲食充滿油脂,最明顯的遺傳適應也都與脂肪有關。(圖片來源)
伊努特人的日常飲食充滿油脂,最明顯的遺傳適應也都與脂肪有關。(圖片來源

 

與親戚混血時獲得有利適應的基因(adaptive introgression),人類族群中最明顯的實例,正是圖博人的 EPAS1;而這回在伊努特人的基因組中,科學家找到了第二個案例。

不過丹尼索瓦版 WARS2 TBX15 的情況,與 EPAS1 不太一樣:EPAS1 只在圖博族群大量出現,其他地方幾乎見不到;WARS2 TBX15 的分佈範圍則廣泛得多,除了伊努特族群外,在一些美洲原住民與亞洲族群中也都有相當比例,甚至在歐洲族群中還有一席之地。

這版基因幾乎不存在非洲,是其來自上古混血的有力佐證,然而假如它真的源於丹尼索瓦人,也在歐洲出現就顯得出乎意料,因為之前的分析沒有在歐亞大陸西方的族群中,偵測到源自丹尼索瓦人的 DNA。

如今的歐洲族群是由多波移民組成。初步比對古代基因組可知,在歐洲觀察到的丹尼索瓦版 WARS2 TBX15,並不存在較早以前的歐洲族群,因此這些遺傳變異,很可能是隨著源自東歐大草原的移民潮,在 5000 年內才傳入歐洲。這部分仍有待未來研究。(延伸閱讀▶印歐語民間故事源頭直溯青銅草原

丹尼索瓦版 WARS2 TBX15,能如何幫助伊努特人適應北極生活?這 2 個基因在很多組織都會表現,牽涉許多生理作用,因此不只有單一功能,最可能與伊努特人有關的,看來是脂肪組織的分化,以及體脂的分佈,這類影響脂質作用的角色。

探索伊努特人的遺傳變異,儘管仍處於非常初步的階段,科學家們也已經獲得許多有用的資訊。這些成果充分展示出,研究如伊努特人這般小族群原住民的價值,他們獨特的北極奮鬥遺傳史,是全人類的珍寶。

 

參考資料:

  1. Rasmussen, M., Li, Y., Lindgreen, S., Pedersen, J. S., Albrechtsen, A., Moltke, I., … & Bertalan, M. (2010). Ancient human genome sequence of an extinct Palaeo-Eskimo. Nature, 463(7282), 757-762.
  2. Raghavan, M., DeGiorgio, M., Albrechtsen, A., Moltke, I., Skoglund, P., Korneliussen, T. S., … & Fitzhugh, W. (2014). The genetic prehistory of the New World Arctic. Science, 345(6200), 1255832.
  3. Fumagalli, M., Moltke, I., Grarup, N., Racimo, F., Bjerregaard, P., Jørgensen, M. E., … & Christensen, C. (2015). Greenlandic Inuit show genetic signatures of diet and climate adaptation. Science, 349(6254), 1343-1347.
  4. Racimo, F., Gokhman, D., Fumagalli, M., Hansen, T., Moltke, I., Albrechtsen, A., … & Nielsen, R. (2016). Archaic adaptive introgression in TBX15/WARS2. Molecular Biology and Evolution

 

撰文:寒波(作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》同名粉絲團,歡迎參觀、拍打、與餵食)

 

 



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