針對1萬1500年前骨骸的研究提供意外線索,一窺新世界基因多樣性的起源。

阿拉斯加中部一處11,500年前營址所發現的嬰兒遺骸揭露了一群具有基因獨特性,且過去不為科學家所知的美洲原住民。PHOTOGRAPH BY BEN POTTER

大約1萬1500年前,一名女嬰在阿拉斯加中部的嚴峻氣候中只存活了6週,但是她短暫的生命卻提供當代研究者既驚奇又富挑戰性的豐富資訊。

她擁有已歸檔的新世界(New World)人類之中最古老卻完整的基因體。如果這還不夠,她的基因還揭示了一群先前不為人知的族群存在,他們和當代美洲原住民有關——但是更古老,基因也不同。

這項新資訊有助於描繪更多細節,了解所有美洲原住民的祖先如何、何時、在何地成為一個獨特族群,以及他們可能如何遷入並擴散至整個新世界。

女嬰的DNA顯示,她所屬人群的基因和更新世(Pleistocene)晚期生活在新世界其他地方的原住民族群有所區別。阿拉斯加大學費爾班克斯分校(University of Alaska Fairbanks)的考古學家班.波特(Ben Potter)於2013年在上陽河遺址(Upward Sun River site)發掘出這副遺骸,並將這個新族群命名為「古白令人」(Ancient Beringians)。

美洲原住民族群的基因年表 DIAGRAM COURTESY BEN POTTER, ESKE WILLERSLEV

這名「日出女孩」(當地阿薩巴斯卡語稱Xach’itee’aanenh T’eede Gaay,英文翻譯為Sunrise Child-Girl)遺骨的發現完全出乎意料之外,她的基因結果也是,波特說。

發現於2006年的上陽河遺址坐落在阿拉斯加中部塔納納河谷(Tanana River Valley)的茂密針葉林裡,唯有直升機能抵達。這座營址深埋在數十公分厚的沙土和淤泥之下,酸性環境使得有機質遺物極度難能保存下來。波特之前從營址的爐床坑中發掘出一名3歲兒童經過火化的遺骸,在這第一層火葬之下,才找到6週大的女嬰和第二名年紀更小的嬰兒。

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一支包含哥本哈根大學(University of Copenhagen)遺傳學家艾斯克.威勒斯列夫(Eske Willerslev)在內的的丹麥基因體學團隊為這具遺骸進行基因體定序,他們將女孩的基因體和來自世界各地的167名古代與現代人基因作比較。研究結果刊於本月的《自然》(Nature)期刊。

「我們本來不知道這個族群曾經存在過,」波特說。「現在我們知道他們曾在這裡生活過好幾千年,而且他們過得很成功。他們是如何辦到的?他們如何改變?我們現在有兩個族群的基因樣本,他們都能適應這片嚴酷大地。」

遺傳分析的結果指向約3萬6000年至2萬500年前的分化,當時所有古代美洲原住民族群從單一東亞起源分化出來——早於人類跨入白令陸橋(Beringia)的時間,這個區域在上一次冰河時期是連接西伯利亞和阿拉斯加的陸橋。這意味著在半路上某處,不在東亞就是在白令陸橋上,有一群人與其他東亞人隔絕了大約1萬年之久,足以讓他們成為一支獨特的人類血脈。

女孩的基因體也顯示白令人的基因大約在2萬年前變得和所有其他美洲原住民都不一樣。但是由於北美洲在超過1萬4600年以前的人類活動都沒有可靠文獻參考,這兩群人如何在何處分開,且時間長到足以讓基因互異,詳情依然不明朗。

這項新研究提出兩種新的假說,解釋上述分離可能如何發生。

古代阿拉斯加上陽河基地營的藝術重建圖。
ILLUSTRATION BY ERIC S. CARLSON IN COLLABORATION WITH BEN POTTER

第一種假說是這兩群人還在東亞時就相互隔絕了,然後他們分別橫越陸橋——可能在不同時間,或走不同路徑。

第二種理論是有單一人群遷出亞洲,然後在白令陸橋分裂為白令人和古代美洲原住民。白令人流連在阿拉斯加西部與內部,現代美洲原住民的祖先則約在1萬5700年前繼續往南。

「這不像分枝的樹,更像三角洲周圍的水流和溪河交會再分流,」米蓋爾.維拉(Miguel Vilar)說,他是國家地理學會的基因地理計畫(Genographic Project)首席科學家。「20年前,我們以為人類遷入美洲很單純,但其實比任何人想的都來得複雜。」

約翰.霍菲克(John Hoffecker)在科羅拉多大學波德分校(University of Colorado-Boulder)研究白令陸橋古生態學,他說祖源分割的地理位置還有很多討論空間。但是他補充,這項新研究符合近十年的思考方向。

「我們認為原初美洲印第安人的族群多樣性遠比今日所知的豐富,所以這和其他大量證據相符合,」霍菲克說。

然而,同樣的多樣性——由美洲原住民顱骨型態與牙齒構造的研究揭露——也創造出它自己的難題。規模相對小的一群新世界移民,前有挑戰性氣候,後無新鮮遺傳物質來源,如何演化出和他們的東亞祖先之間如此深厚的差異?這想必不會發生在短短1萬5000年間,霍菲克堅持,他指的是古代美洲原住民從白令人分化的估算年代。

「數十年來,我們持續接收到這些早期分化的訊號——1990年代第一項美洲原住民粒線體的研究得到3萬,3萬5000,甚至4萬年前的估計值,」霍菲克說。「每個人都不把研究結果當一回事,包括我自己在內。然後人們開始懷疑有兩個年代,一個是分化,另一個是擴散,而這項研究支持這個懷疑。」

「對白令人的認識確實讓我們知道人類遷徙與適應的過程有多複雜,」波特補充。「這鼓動我們所有人心中的科學家去問更好的問題,並且對我們作為一個物種的能力心存敬畏,能夠進入如此嚴峻的地區且活得非常成功。」

 

撰文:Michelle Z. Donahue

編譯:石頤珊

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