这方面被进化“拒绝”了吗100多年来“自我驯化”假说终于有了遗传证据

2020-01-02 11:39 来源:科技日报

这种脸被进化过程“拒绝”?100多年来,“自我驯化”假说终于有了基因证据

最近,一篇发表于《科学进展》的论文称,一种叫做BAZ1B的基因与控制面部发育有关,因此像我们这样的现代人的面部特征变得更加精致和温和。在没有人类“自我驯化”假设的情况下,对特殊群体的基因研究填补了一个关键环节。

古人变得比现代人更粗糙:更宽的脸、更粗糙的脸、更短和向后的前额、粗眉和突出的眉骨等。灵长类动物在成年和童年时有非常不同的外貌,但人类是唯一保持着与童年没有很大不同的精致外貌的人。为什么?有一种观点认为,随着人类越来越依赖于和平的社会交往,我们的祖先会选择面部和其他特征看起来不那么好斗的人作为伴侣,也就是说,人类已经“驯化”了他们的外貌。然而,还没有足够的遗传证据证明人类的面部特征与这种自我驯化过程有关。

从威廉姆斯综合征人群中寻找线索

哈佛大学生物人类学教授理查德·沃勒姆(Richard Wolham)没有参与这项研究,他说,过去人们一直试图直接研究可能与人类驯化相关的基因,但这项新研究的突破点在于首先选择一个基因作为研究对象,然后用精致的面孔将其与预测的驯化结果联系起来。

研究人员研究了一些具有特殊基因型的人,他们都患有威廉姆斯综合症。威廉姆斯综合征是由7号染色体上两对基因的缺失引起的。病人通常在外表和行为上都非常友好。威廉姆斯综合征相关基因可以指导神经嵴细胞的迁移和行为。受驯化影响的身体所有部位都来自发育中胚胎的一群称为神经嵴的细胞。这些细胞在早期胚胎发育中扮演多种角色,其中之一是帮助构建面部骨骼。

神经嵴的变化可能是驯化的基础,研究者认为这可能有助于揭示人脸的进化过程。在这项研究中,意大利米兰大学的matteo Zanela和他的同事们集中研究了一个与威廉姆斯综合征相关的基因——BAZ1B,该基因调节神经嵴细胞转移。

BAZ1B基因使现代人的脸变得更温和

BAZ1B是7号染色体上的一个基因簇,对面部发育至关重要,其突变导致威廉姆斯综合征。研究人员分别从威廉姆斯综合征患者和正常人身上收集细胞,比较不同“剂量”的BAZ1B基因的效果。研究发现,该基因是神经嵴细胞的“主要控制者”,其影响将随不同剂量而变化。

将现代人的BAZ1B基因的脱氧核糖核酸序列与古代人的同一区域的脱氧核糖核酸序列进行比较,研究人员发现了两者之间的区别:现代人的神经嵴活动受到轻微影响,而尼安德特人和杰尼索夫人的神经嵴不受影响。

研究人员在胚胎发育期间从干细胞中移除了BAZ1B基因。结果表明,神经嵴形成缓慢且不完全。448个基因的活性受到影响,表明BAZ1B控制所有这些基因。

现代人有许多尼安德特人和杰尼索夫人没有的基因,并且受BAZ1B调控。这些基因只在现代人身上进化,并与控制脸型有关。研究人员认为,现代人的面部特征更弱、更脆弱,因为人类的生活方式更社会化、更温和。因此,它为人类自我驯化的观点提供了证据。

目前还不清楚BAZ1B在多大程度上促进了人类变得更加社会化和温和。意大利米兰欧洲癌症研究所的朱塞佩·泰斯塔(Giuseppe Testa)表示,有证据表明BAZ1B与大脑发育有关,但是人类面部和大脑的变化可能发生在人类进化的不同阶段。

研究人员还发现了其他可能与自我驯化的社会行为相关的基因。例如,FOXP2与我们的语言能力有关。沃勒姆说,研究与大脑体积缩小相关的基因很重要,因为尼安德特人的大脑体积比现代人大,神经嵴细胞在这方面没有发挥作用。

“自我驯化”假说需要更多基因组证据

“驯化”带来了动物行为和外貌的变化。最明显的是攻击性的下降。例如,家畜比野生动物更温顺。外表也更友好。例如,狗比狼更可爱。与“驯化”不同,“自驯化”是由一个物种完成的,而不需要推广其他物种。在社会动物中,个体服从作为一种社会特征,本身就是进化的结果,因为那些没有个体服从的动物群体将会有更多的生存危机,缺乏服从的基因被遗传的机会更小。

人类“自我驯化”的想法可以追溯到1871年,当时达尔文写道:“人类可以在许多方面与已经驯化了很长时间的动物相比较。”许多科学家认为,自驯化在某种程度上创造了现代人类、倭黑猩猩和其他物种。2018年,巴塞罗那大学的塞德里克·布奇斯教授和其他人发现,群体社会生活通过研究穴居人和杰尼索夫人的基因组来促进人类的自我驯化。

研究人员将现代人类基因材料与一些家畜及其相应的野生动物进行比较,试图找到与驯化特征相关的基因。研究发现,现代人类和家畜之间有大量与驯化相关的重叠基因,这些基因与野生型的非常不同。这为自我驯化理论提供了有力的证据。

研究人员还使用了其他统计数据,如对照组,以确保现代人类和家畜之间的基因重叠不是巧合。他们将这些基因组与类人猿进行了比较,发现黑猩猩、猩猩和大猩猩与家畜没有太多重叠的基因。人类确实与家畜有独特的相似之处。研究人员还认为,自我驯化可能是人类热衷于合作的原因。

扩展阅读?“自我适应”假说受到了挑战。

许多科学家也质疑“自我适应”假说。自20世纪60年代以来,许多科学家驳斥了人类身份和驯化的假设。例如,在1962年,一些科学家批评这一假设被如此广泛地接受,仅仅是因为它可以用来解释人类进化中的许多问题。然而,他们认为没有问题和皮肤色素沉着的减少更容易由偶然突变而不是人为突变来解释。此外,幼年性状的保存不足以解释驯化下性状变异的增加。

1971年,又有两位科学家提出人类自我驯化假说缺乏目标导向和人类选择的特征。此外,没有证据表明家养智人应该起源于“野生”祖先人类物种。他们进一步认为,人类本能行为模式的减少也可以通过更复杂的皮层控制而不是驯化得到更好的解释。