理论教育 宗族母亲与金丝熊:揭秘人类基因历史

宗族母亲与金丝熊:揭秘人类基因历史

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:作为一个宗族母亲,必须具备两个基本条件:第一条,她必须有女儿。宗族母亲只有一个,但宗族母亲并非当时唯一的女性,她是唯一一个把不间断的母系血统延续至今的人。在英国的少儿百科全书中记载,全世界所有的宠物金丝熊,都是同一只母金丝熊的后代。全世界所有的金丝熊,都可以通过母系关系联系到那个“世界金丝熊之母”。赛克斯让他收集关于金丝熊的信息。克里斯首先发现,它们根本不叫金丝熊,它们的名字是叙利亚仓鼠。

宗族母亲与金丝熊:揭秘人类基因历史

1987年,“线粒体夏娃”的发现公布后,所有人都意识到,如果要用线粒体DNA深入地研究我们智人这个物种的遗传史,需要跨越至少15万年的人类进化史。如果每25年算作一个世代,就是6 000代人。这个结果来自500个碱基的一段控制区。如果这个线粒体DNA控制区的突变太多、太不稳定,经过几个世代后,很难甚至不可能区别重要的信号和所有偶然的变化。在花费大量的时间和金钱研究世界各地的众多的人类群体之前,必须用某种方法检验一下。但是,怎样才能找到宗族母亲呢?最理想的是找到家谱完备、确证母系源自同一女性的一大批活人。但是,在哪里找到既有完备家谱、又有很多活人的家族呢?

作为一个宗族母亲,必须具备两个基本条件:

第一条,她必须有女儿。

线粒体DNA是母亲传给女儿的。只有儿子的女人是不可能成为宗族母亲的,因为她的儿子们永远也不会从她那里传承下去线粒体。

第二条,她必须至少有两个女儿。

宗族母亲是一个宗族所有成员的母系祖先,一代兄弟姐妹的母系线会在母亲那里聚合,两代堂(表)兄弟姐妹的母系线会在他们的祖母那里聚合,三代的堂(表)兄弟姐妹的子女的母系线在曾祖母那里聚合……以此类推,几千代以前,至少两个女儿的血统会联结在一个女人身上—这个人,就是宗族母亲。宗族母亲只有一个,但宗族母亲并非当时唯一的女性,她是唯一一个把不间断的母系血统延续至今的人。

一天晚上,赛克斯在回家的路上,思考着一些其他的事情,一个念头突然从脑海深处浮现出来。他自己也不知道怎么回事,一刹那仿佛找到了答案,甚至根本来不及弄清楚为什么——他突然想到了金丝熊。在英国的少儿百科全书中记载,全世界所有的宠物金丝熊,都是同一只母金丝熊的后代。读过这本书以后的几十年里,赛克斯再也没有想起过这件事。现在金丝熊的故事突然冒了出来。

这个故事可能不是真的。但如果是真的呢?那么,这是检验控制区稳定性的理想方法。全世界所有的金丝熊,都可以通过母系关系联系到那个“世界金丝熊之母”。线粒体在金丝熊中肯定也通过母系关系遗传,就像人类一样。赛克斯要做的事情就是收集一些活的金丝熊,然后比较它们的控制区序列。不需要完备的家谱,如果它们真的是从一个母体开始的,无论如何都可以追溯回去。如果控制区稳定,那么,所有活着的金丝熊的DNA序列应该是一样的,至少是很接近的。

克里斯·汤姆金斯是一个本科生,1990年夏天进入赛克斯的实验室,开始他最后一个学年的遗传学实习。赛克斯让他收集关于金丝熊的信息。克里斯首先发现,它们根本不叫金丝熊,它们的名字是叙利亚仓鼠。然后,克里斯又去了牛津公共图书馆,又带回另一个好消息:英国有一个大不列颠国家叙利亚仓鼠协会。他给那个协会的秘书打了电话。第二天,赛克斯等人去了伦敦西部的伊灵(Ealing)。大不列颠叙利亚仓鼠协会的秘书罗伊·鲁滨逊(Roy Robinson)热烈欢迎了来访的赛克斯、克里斯和马丁·理查德。(www.daowen.com)

鲁滨逊先生是一个自学成才的业余科学家,他的书房堆满了动物遗传学的书籍,其中很多是他自己写的。鲁滨逊拿出了有关叙利亚仓鼠的书,他证实了赛克斯读到的故事。

1930年,一个动物考察队来到叙利亚西北阿勒颇 (Aleppo,现名Halab)的山区,捉到4只小啮齿动物,1只母的,3只公的,把它们带回耶路撒冷的希伯来大学,放养在一起。那只母鼠很快怀孕,生下一窝幼崽。喂养这些小鼠类并不困难。希伯来大学把越来越多的老鼠送给世界各地的医学研究所。这种实验动物脾气很坏,有时会咬人,但作为大白鼠和小白鼠之外的又一个选择,它们很受欢迎。1938年,第一批叙利亚仓鼠移民美国。如果实验动物过剩,人们往往会把它们带回家,当宠物喂养。随着时间的推移,叙利亚仓鼠从一个家庭到另一个家庭逐渐流传开来,名气也越来越大。商业饲养者开始把它们列入商品目录,大批叙利亚仓鼠爱好者也出现了。1947年,一个繁殖群体中出现了一只花斑叙利亚仓鼠。这是以后出现的众多毛色品种中的第一种,原因是毛色基因的自然突变。突变品种交配培育出纯种品系也不困难。饲养者永远渴望新的毛色,后来出现大量突变,形成各种纯系——奶油色、肉桂色、缎纹、龟甲色等。叙利亚仓鼠是一种可爱的宠物,各种不同毛色更增添了它们的趣味。这个群体开始扩张,目前,全世界作为宠物饲养的叙利亚仓鼠已经超过几百万只。

鲁滨逊带着大家参观他的饲养场,赛克斯一行简直不敢相信自己的眼睛。每个笼子住着一家叙利亚仓鼠,一层一层叠起来的笼子上,都贴着标签并编着号码。鲁滨逊收集了人们培育出的每一种纯毛色的品种,通过杂交,进行遗传学分析。鲁滨逊先生在叙利亚仓鼠界非常出名,人们每发现一种新毛色品种,都会送给他,这里成为一个叙利亚仓鼠的世界标本室。

这次访问很有成果,赛克斯一行从鲁滨逊收藏的所有品系中的每一种仓鼠身上都取了一些毛发。鲁滨逊先生还提供了世界各地叙利亚仓鼠繁殖饲养俱乐部的联系方式。与赛克斯和克里斯同行的马丁·理查德兴趣盎然,他在回家途中的一个宠物店买了一对叙利亚仓鼠。

回到实验室,大家开始讨论怎么向世界各国的叙利亚仓鼠爱好者们索要更多的样本。提取和检测线粒体DNA需要很多毛发,叙利亚仓鼠的毛发细,虽然它们不在乎被拔掉一些毛,但是它们的主人会不高兴。赛克斯他们必须找出其他的DNA收集方式。他们想出一个似乎很荒唐的念头。DNA扩增反应很有效,叙利亚仓鼠的粪便中会不会留有一些大肠壁上脱落下来的细胞呢?无论多么珍爱宠物的主人,应该也不吝惜为科学研究提供一些宠物粪便吧。

粪便到底行不行,只有一个办法来验证。第二天,马丁·理查德带来了他的新宠物的新鲜粪便,又干又皱,很像老鼠屎。克里斯把粪便放在试管里,煮了几分钟,在离心机里把杂质沉淀下来,然后取了一滴,进行DNA扩增反应。试验成功了。这个夏天的后来一段时间里,世界各地的叙利亚仓鼠爱好者寄来了一个又一个小包裹。最后,赛克斯他们取得了35个叙利亚仓鼠的DNA。克里斯很快完成了它们的线粒体控制区测序:它们完全相同。这证明“金丝熊的故事”确实是真的,全世界所有的宠物叙利亚仓鼠,真的来自同一个母体。对赛克斯来说,这个实验证实线粒体DNA控制区保持了足够的稳定。从叙利亚沙漠捕到的第一只仓鼠,到世界每一个角落的几百万个曾孙的曾孙的曾孙……控制区DNA都忠实地进行了复制,没出一个错误。

赛克斯产生了一个想法:最快速率下,叙利亚仓鼠每年可以繁殖4—5代。以这个速率计算,1930年至今应该至少繁殖了250代叙利亚仓鼠,无论这35个叙利亚仓鼠的DNA能不能追溯到1930年的同一个母系先祖,它们的DNA序列完全没有差异这一事实,也足以打消赛克斯的控制区突变可能发生太快的疑虑。事实上,这里是一段非常可靠的区段,没有变幻无常的突变,有可能追溯几百代,从而探索出人类自己的祖先。当然,也有另一种可能,控制区在仓鼠体内很稳定,但在人类体内却不稳定。不过,赛克斯认为这种可能性不大,他准备赌一次。

事实上,不只赛克斯有这样的兴趣,世界上很多科学家很快也有了类似想法,他们意识到了线粒体DNA在解读人类进化中的奥秘和价值。把老鼠的实验扩大到人类先祖,首先要找几个人类试一试。赛克斯在欧洲的人类中找到的“第一只老鼠”是俄罗斯的沙皇

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