
智人和尼安德特人门户网配资,其实有生殖隔离,但又没完全有!

你肯定会一脸懵:什么叫“有但又没有”?这不是自相矛盾吗?别急,先放下你固有的认知,咱们慢慢掰扯。毕竟生殖隔离这东西,远没有生物课上老师讲的那么死板,不是非黑即白的“能杂交”或“不能杂交”。

咱们先回忆一下生物课上的经典案例:马和驴杂交,能生出骡子,但骡子基本不能生育,这就是典型的生殖隔离。老师当时肯定告诉你,跨物种之间的恋爱,注定是一场没有结果的悲剧,核心就是生殖隔离在作祟。

但我今天要告诉你,这都是课本给你灌输的“简化版知识”,现实中的生殖隔离,可比这灵活多了,甚至有点“不近人情”的反过来。很多跨物种的杂交,不仅能生出后代,这些后代还能继续生育,活蹦乱跳地繁衍下去。
最典型的就是灰白熊,估计你在网上刷到过,就是北极熊和灰熊的“混血宝宝”。说出来你可能不信,这俩货本来八竿子打不着,北极熊待在北极,灰熊待在温带森林,谁也不打扰谁。结果全球变暖,北极的冰融化了,公灰熊生性好动,没事就到处溜达,一不小心就溜到了北极,邂逅了白白胖胖、温顺可爱的母北极熊。
天雷勾地火,没什么意外,它们就产生了“爱情的结晶”,灰白熊。
重点是,这些灰白熊可不是骡子那种“一次性产物”,它们都具备完整的生殖能力,能和其他灰白熊,甚至和北极熊、灰熊继续杂交,生出下一代。更有趣的是,几乎所有灰白熊,都是“灰熊爸爸+白熊妈妈”的组合,因为北极熊公熊太宅了,整天待在自己的地盘,既不出去撩妹,也没被别的熊撩,所以只能看着自己的“妹纸”被灰熊拐走,自己却单身到底。
除了灰白熊,自然界还有很多这种“跨界恋爱”的例子,随便说几个你肯定听过。鲸豚,就是海豚和伪虎鲸的后代,长得一半像海豚,一半像伪虎鲸,虽然数量稀少,但确实能存活,甚至有繁殖记录。还有狮虎兽,狮子和老虎的混血,有的长得威风凛凛,继承了爸妈的优点,有的却长得磕磕绊绊,又胖又矮,完全没有王者风范,但架不住它珍贵啊,在动物园里都是“明星选手”,谁都想多看两眼。
还有一个更神奇的,斑马和任何其他马、驴杂交,都能生出后代,统称Zebroid,中文叫斑马兽。

这些斑马兽身上都带着斑马的“纹身”条纹,一眼就能看出它的“混血身份”,而且其中一部分也能正常生育。
看明白了吧?
跨物种杂交能产生可育后代,并不是什么稀罕事。所以,智人和尼安德特人能通婚、能混血,甚至把尼安德特人的基因留到今天,其实也不算什么奇怪的事。毕竟连熊和熊、鲸和鲸都能跨物种繁衍,咱们人类的祖先,偶尔“跨界”一下,也很正常。
不过,这里有个关键问题:既然能混血,为什么我开头说“有生殖隔离,但又没完全有”?
因为很多人都有一个误区,觉得“能生出后代,就等于没有生殖隔离”,但事实恰恰相反。能混血,不代表没有生殖隔离,只能说明,它们的生殖隔离,还没达到“完全不能杂交”的程度。
咱们先搞清楚一个前提:智人和尼安德特人,到底是不是同一个物种?
从生物学分类来说,它们都是“人属”下面的不同“人种”,就像老虎和狮子,都是“豹属”下面的不同物种,亲缘关系很近,但又不是同一个物种。

尼安德特人比智人更早走出非洲,在欧亚大陆生活了几十万年,统治着从欧洲西部到西伯利亚阿尔泰山脉的广阔区域,而智人直到几万年前,才第二次走出非洲,和尼安德特人相遇。我将为你去除这张图片的水印。

说到相遇,这里还有一段小故事,特别有意思。智人第一次走出非洲,是在10-13万年前,当时他们跑到了近东地区,也就是现在的中东一带,在以色列的斯虎尔洞穴和卡夫扎洞穴,都发现了他们当时活动的痕迹。本以为能在新的土地上大展拳脚,结果没想到,他们遇到了南下扩张的尼安德特人。
那时候的尼安德特人,可比智人强壮多了,身材魁梧,肌肉发达,还会使用工具,在欧亚大陆已经站稳了脚跟。第一次走出非洲的智人,说白了就是“送人头”,被尼安德特人打得节节败退,最后彻底从近东地区消失,估计是要么被灭绝,要么被逼回了非洲。
直到大约6万年前,智人第二次走出非洲,再次来到近东地区。
这一次,风水轮流转,尼安德特人倒霉了。经过几万年的进化,智人变得更聪明、更擅长合作,不仅把尼安德特人赶出了近东地区,最后还导致尼安德特人彻底灭绝(至于怎么灭绝的,咱们今天不聊,重点说混血)。就在这两次交汇期间,智人和尼安德特人,发生了不可描述的“亲密接触”,也就是混血,时间大概在4.9-5.4万年前。

你可能会问,这个时间是怎么算出来的?总不能是瞎猜的吧?当然不是,科学家有一个非常巧妙的方法,靠的是“染色体重组”,咱们用通俗的话来讲,你就明白了。
假设一个智人女性和一个尼安德特人男性结婚,生下了一个女孩。这个女孩的体细胞里,有23对染色体,一半来自智人妈妈,一半来自尼安德特人爸爸。等这个女孩长大,要生宝宝的时候,她的卵细胞产生过程中,会发生一个神奇的现象。来自智人的染色体和来自尼安德特人的染色体,会像“洗牌”一样交叉重组,可能一条染色体的前半段是智人的基因,后半段是尼安德特人的基因。
如果这个女孩再和智人男性结婚,生下的孩子,染色体又会再次重组,相当于把尼安德特人的基因,又“切割”了一次。一代又一代传下去,尼安德特人的基因片段,就会被切割得越来越小,就像用旋转刀片,一点点把一块大面包切成小碎屑。

科学家发现,这个“切割速率”是相对固定的,就像时钟一样准确。他们只要测量现代人体内尼安德特人基因片段的典型长度,就能倒推出来,这种“切割”已经进行了多久,也就知道了智人和尼安德特人第一次混血,发生在多少年前。
除了在近东地区的混血,智人和尼安德特人在欧洲也相遇过。2014年,德国马克斯·普朗克演化人类学研究所的斯万特·帕博博士团队,研究了罗马尼亚一个洞穴里出土的骨骼化石,编号叫Oase1。
结果发现,这个化石的主人,竟然有6-9%的尼安德特人血统。要知道,我们现在非洲以外的现代人,体内只有1-4%的尼安德特人基因,欧洲人大概1.8-2.4%,东亚人稍微多一点,2.3-2.6%。这个Oase1,相当于“纯血”程度很高的混血儿了,由此可见,当时智人和尼安德特人的混血,其实还挺频繁的。

说到这里,你肯定更疑惑了:既然能混血,而且后代还能把基因传下来,那怎么还能说有生殖隔离呢?别急,咱们忽略了一个关键细节,混血后代的“存活率”和“生育能力”。
咱们再回到马和驴的例子:马和驴能生骡子,但骡子不能生育,这是典型的“合子后隔离”。虽然能形成受精卵,生出后代,但后代没有生育能力,无法继续繁衍,这其实也是生殖隔离的一种。而智人和尼安德特人的混血,比马和驴好一点,但也没好太多。他们的混血后代,生育能力其实是下降的,而且很多混血后代,根本活不下来。
最直接的证据,就是现代人体内尼安德特人的基因比例,只有2%左右。你可能觉得,2%也不少,但其实这已经是被自然选择“筛选”过的结果。要知道,当一个种群迁徙到新的区域,和当地种群杂交,哪怕只发生一点点杂交,后代的混血比例都会很高。但智人和尼安德特人的混血,经过几万年的传承,比例竟然只有2%,这说明什么?
说明大部分带有尼安德特人基因的混血后代,要么活不到成年,要么无法生育,他们的基因,被自然选择一点点清除掉了。
这个发现,最早是瑞士伯尔尼大学的劳伦特·埃克斯科菲耶博士提出来的,他认为,尼安德特人和智人的混血后代,生育能力存在严重问题,所以才会被自然选择淘汰,导致尼安德特人的基因比例越来越低。
而且,这种基因被清除的现象,在和生育息息相关的X染色体上,表现得最明显。咱们都知道,人类的性染色体,男性是XY,女性是XX。
尼克·帕特森博士在2006年做过一项研究,发现人类和黑猩猩的X染色体,遗传差异非常低,远远低于常染色体的差异,这很反常。按理说,人类和黑猩猩分化了这么久,X染色体的差异不该这么小。
直到2015年,米克尔·舒尔普博士发表了一篇论文,才解开了这个谜团。他发现,在非洲以外的人群中,X染色体上那些没有尼安德特人基因渗入的区域,恰恰就是人类和黑猩猩之间遗传差异较小的区域。
这句话有点绕,咱们用一个比喻来讲:假设你有一串彩色气球,赤橙黄绿青蓝紫七种颜色,五彩缤纷。如果把赤橙黄绿青五种颜色的气球都扎破,只剩下蓝紫两种,那么这串气球的色彩多样性,就会大大降低。
放在这里也是一样:因为带有尼安德特人基因的X染色体区域,被自然选择清除了(所以现代人体内这些区域,没有尼安德特人基因),导致X染色体的遗传差异大幅减小,人类和黑猩猩的X染色体差异,自然也就变小了。
还有一个更直接的证据:演化生物学家达文·普莱斯格瑞弗斯发现,现代人精子细胞内异常活跃的基因中,尼安德特人的血统比例非常低。
为什么?
因为如果雄性混血个体的生育能力有问题,那么导致不育的基因,通常会集中在生殖组织特别活跃的区域,比如精子细胞。自然选择会把这些带有尼安德特人基因、导致不育的区域清除掉,所以我们现在看到的精子细胞里,尼安德特人的基因就很少。
这其实就符合一个著名的法则,霍尔登法则。
1922年,进化生物学家霍尔登在论文里写道:当两个不同动物类群的后代中,有一种性别不存在、稀少或不育,那么这种性别,就是拥有杂合性染色体的性别。放在人类身上,就是男性(XY),女性是纯合性染色体(XX)。

简单来说,霍尔登法则就是:智人和尼安德特人的混血后代中,男性更容易不育,或者活不到成年。这也是为什么,自然选择会更倾向于保留带有智人基因的后代,淘汰带有尼安德特人基因的男性后代。久而久之,X染色体上的尼安德特人基因被大量清除,遗传差异也变得反常的低。
而且,不仅仅是X染色体,我们体内其他的尼安德特人基因,也大多被自然选择淘汰了。绝大部分有功能的基因组上,尼安德特人的血统都被清除得差不多了;只有那些没什么作用的“垃圾”基因组上,还能找到较多尼安德特人的基因痕迹。
2016年,有一项研究公布了过去4.5万年里51个欧亚人的古DNA全基因组数据。研究发现,在早期的样本中,尼安德特人的血统占比能达到3-6%。但随着时间的推移,经过自然选择的不断筛选,尼安德特人的基因比例越来越低,直到现在,非洲以外的现代人体内,只剩下2%左右。
看到这里,你应该能明白为什么我说“智人和尼安德特人有生殖隔离,但又没完全有”了吧?它们的生殖隔离,不是“完全不能杂交”,而是“杂交后代的生育能力下降,大部分被自然选择淘汰”,属于一种“不完全的生殖隔离”。
而这一切的根源,其实和尼安德特人的种群规模有关。我之前在别的科普里提过,尼安德特人可能起源于一个非常小的种群,有效生育人口只有3000到12000人。之后的几十万年里,他们一直保持着很低的人口数量,估计整个种群也就几万人,分散在各个孤立的小群体里,彼此之间很少通婚。

种群规模太小,在进化中绝对是一件坏事。一些有害的基因突变,很容易在种群中扩散开来,而且无法通过基因交流来消除。尼安德特人和智人的祖先分化之后,积累了大量的有害突变,这些突变不仅让尼安德特人自身走向了末路,也给他们和智人的混血后代,带来了很多负面影响。
简单来说,尼安德特人和智人,在进化的道路上,已经走得太远了,虽然还没到“完全不能杂交”的程度,但生殖隔离已经积累了很多,导致他们的混血后代,很难正常繁衍。我们现在体内的那2%的尼安德特人基因,其实是“幸存者偏差”,只有那些没有携带有害突变、不影响生育能力的尼安德特人基因,才被保留了下来。
可能有人会问,既然混血后代生育能力下降,为什么智人和尼安德特人还要杂交呢?其实这很正常,在原始社会,生存是第一位的,没有什么“物种界限”的概念,遇到了,可能就会发生杂交。而且,对于智人来说,尼安德特人的基因,也并非一无是处。有研究表明,尼安德特人的基因,可能帮助智人更好地适应欧亚大陆的环境,比如抵御寒冷、抵抗某些疾病。
还有一个有趣的点,很多人会把智人和尼安德特人的混血,和“人类起源”联系起来,但其实,这只是人类进化过程中的一个小插曲。尼安德特人最终还是灭绝了,而智人之所以能存活下来,成为地球上唯一的人类,不仅仅是因为我们更聪明、更擅长合作,也因为我们的种群规模更大,基因多样性更高,能够更好地适应环境的变化。
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