人类的进化树

引用:亚当斯,J。 (2008)人类的进化树。自然教育 1 (1):145

研究人员使用不同的标记从人类亚种群追溯到我们共同的非洲根源在一个巨大的人类“树”。However, a “trellis” model might be more appropriate.

Aa Aa Aa

人类遗传学的研究增加了一层新的证据的故事地球上人类如何进化和迁移。

基因,人类更相似比不同;此外,进化的变化基因组本身是很难分开,重组,重组很多次。然而,遗传inheritance-one的两种机制父亲的和一个maternal-do不涉及复合和已被证明是有价值的工具,用于理解来自不同大洲的人类之间的关系,从历史上不同时期。

线粒体的线索从“线粒体夏娃”

走出非洲的假设的两个模型(模型A和B)和两个multiregional假设模型(模型C和D)四个并排进化分枝图所示。两个走出非洲模型状态,一个从非洲直立人迁移发生在1000000年前,第二个现代人从非洲迁移发生在100000年前。一些遗留的遗传物质在两者之间可能发生迁移。两个multiregional假说表明,最初从非洲迁移发生但并没有第二次迁移发生。可能会或可能不会有种群间基因流。

图1:走出非洲与multiregional假说

一般来说,有两个相互竞争的假设在现代人类的起源:走出非洲的假设和multiregional假说。认为直立人起源于非洲和欧亚大陆扩大到大约一百万年前,但他们在解释现代人类起源的不同(现代人)。第一个假说提出第二个移民走出非洲发生在约100000年前,在解剖学上现代人类起源于非洲征服了世界,完全取代陈旧的人群(智人;模型)。multiregional假说认为,独立的多个起源进化模型(D)或共享multiregional连续大陆种群间基因流模型(C)发生在数百万年以来非洲直立人出来(格子理论)。的妥协版本走出非洲假说强调非洲起源大部分人群但允许本地的小贡献的可能性(B)模型。

Homo erectus 1,000,000 years ago. At the bottom of the arrow, horizontal grey arrows mark the appearance of Homo sapiens 100,000 years ago. The four cladograms are each composed of four downward-facing vertical arrows arranged in parallel. The arrows are different colors and represent four continents: Africa, Europe, Asia, and Oceania, depicted with dark blue, light blue, yellow and red colors, respectively. In models A and B, the arrow representing Africa is continuous from the top of the diagram to the bottom. In model A, the arrows representing Europe, Asia, and Oceania terminate midway down the timeline and begin again at the line marking the appearance of Homo sapiens. In model B, the arrows representing Europe, Asia, and Oceania terminate midway down the timeline and begin again at the line marking the appearance of Homo sapiens. However, very thin lines connect the upper and lower lines. In models C and D, all four arrows run continuously down the length of the diagram. In model C, many small grey arrows criss-cross back and forth between the four major arrows, representing continuous gene flow. No criss-crossing arrows are present in model D.")" class="inlineLinks">细节图

正如前面提到的,我们知道进化来自我们所知的人类基因组的两个特定的遗传机制。第一个机制涉及的传播一定的父亲基因。具体地说,科学家已经证明,没有X和Y染色体之间的重组;因此,大多数的Y染色体上的标记传播从父亲到儿子在许多代。相比之下,第二孕产妇前面,线粒体基因是由母亲传给孩子的男女由于线粒体促成了这一事实胚胎由蛋远远超过这些贡献的精子。当然,Y染色体基因和线粒体DNA(mtDNA)突变;此外,这些突变发生在两到三倍的速度常染色体突变(Jordeet al。,2000)。跟踪这样的突变从而允许研究人员遵循不同的血统。事实上,一个地区mtDNA特别重要的是高变区(HVR1和2),在突变的速度已被证明是100倍的核基因组(Sigurgardottiret al。,2000)。

的一个开创性的论文研究mtDNA追踪人类的使用血统于1987年出版。在本文中,在校园里等。被认为是人类mtDNA样本模式从五个不同的地理区域,跨越全球。通过检查特定的限制的网站多态性在这些样本,还和他的同事发现了133线粒体单。利用这些信息,研究人员得出结论,进化树的mtDNA起源于非洲,这棵树的树枝是足够短,假设所有人类有相当最近共同祖先(有时被称为“线粒体夏娃”)。

事实上,许多人类的亚种群携带不同的标记,通过一代又一代跟踪这些标记,可以画一个基因树,今天的许多不同的分支可以跟着他们共同的非洲根源。因此,惊讶地在校园里et al。的结果并不是所有人都有一个共同的根源,而是这最近怎么根似乎。具体地说,卡恩和他的同事们假设所有现代人类生活的女性祖先200000年前,而不是一百万多年前,当原始人类第一次在地球上行走。根据在校园里et al。居住在世界其他地方,人类线粒体夏娃的时候完全取代了她的后代——现代形式的人类迁移100000年前走出非洲。

走出非洲替代假说被热议。主要的替代理论是一种multiregional假说,认为澳大利亚化石研究员米尔福德Wolpoff,谁说人类在非洲和欧亚大陆造成意义上的现代人类的进化(图1;Wolpoffet al。,2000)。

额外的人类多样性的遗传标记

正如科学家们利用mtDNA来确定的亲缘所有的人类,他们也用这种遗传物质,以帮助确定是多么不同的各种团体的人。现代基因研究表明传统的种族没有意义在基因水平(Lewontin, 1972)。相反,大部分的遗传多态性与个体之间的差异的变化在populations-some 85%的价值。只有约一半的剩下的15%——这可能会被用来区分subpopulations-actually区别传统的种族。这种分配的变化已经被最近的研究证实使用更敏感DNA标记(邓普顿,1997)。很明显,远比组间存在个体之间的变化。

跟踪群体的进化,人类遗传学家研究非常多态等位基因。除了mtDNA,人类白细胞抗原(HLA)和短串联重复序列(微卫星)位点-核苷酸在哺乳动物的基因组重复,比如CACACACA-are发现,他们已被证明是非常有用的推断人类的历史迁移。

多样性反映年龄或号码吗?

格描述了遗传血统和基因之间流动人口来自非洲、欧洲南部和南亚170万年前。在80年到15万年前之间,这些人群扩大到北欧、亚洲北部,太平洋和美洲。红色箭头指示的基因流动。

图2:最近人类进化的一种新的模式

人类的主要扩张由红色箭头表示。遗传血统是由竖线表示,基因流的对角线。推论的时机缺乏决议在5%的水平和/或不是由多个轨迹验证由问号表示。

Homo erectus shown by fossil data; Recurrent gene flow with isolation by distance shown by MX1?; Recurrent gene flow with isolation by distance shown by Xq13.3, haemoglobin beta, ECP, EDN and PDHA1?; Out of Africa expansion shown by haemoglobin beta, MS205 and MC1R; Recurrent gene flow with isolation by distance shown by Xq13.3, haemoglobin beta, ECP, EDN and PDHA1; Out of Africa expansion shown by mtDNA and Y-DNA; Out of Asia expansion shown by Y-DNA and the haemoglobin beta locus; Range extensions shown by mtDNA, MX1, MS205, MC1R and EDN; Fragmentation shown by mtDNA?")" class="inlineLinks">细节图

不过,我们的基因档案是一个困难的科学的解释。一个难题是试图梳理和时间的影响人口大小。你可能认为时间越长两种群相互隔绝,散度你会看到。然而,除了突变率,人口规模会影响多样性。例如,现代非洲人比亚洲人还是欧洲人,但却有更大的遗传多样性这种多样性是由于他们的进化年龄或更大的人口数量在过去几百万年?一项研究表明,mtDNA在非洲农业人口的多样性大于,在非洲的人口少很多狩猎(沃森et al。,1996)。因为之前没有人相信农业民族的猎人,这一发现证明了人口规模是一个关键因素遗传多样性的措施。

进入格子模型艾伦·邓普顿提出的这个模型(图2)。接受一个非洲人类的起源物种,但它认为,这一起源早于一个假设的线粒体夏娃,发生大约170万年前。之后,多个迁移出非洲发生的,但是人类从来没有完全被一个部落所取代。此外,一旦三大人群(非洲、亚洲和欧洲)扩展,他们并不孤立地发展。相反,定期运动的亚种群中允许一些基因流组。这一运动的基因占邓普顿的格子设计,这档节目的特点就是横向垂直进化之间的连接。

邓普顿自己写道,“假定的格子模型直立人人口不仅有能力走出非洲,还在,导致复发性遗传交换在旧世界人口。在这里,没有分裂的人类进化sublineages,和人类不能描绘成一个进化树分支;相反,各种人群的基因亲密或距离反映了他们的基因交换,而不是他们的分歧时间从一个共同祖先的人口。在格子模型中,在解剖学上现代特征可以进化的地方直立人(包括非洲),随后传遍所有的人类选择和基因流。"