人猿分离时间为500万至700万年前?
大洋网讯(2003年07月10日 18:06)
人类和类人猿是在什么时候开始分家的?我们可以去查化石纪录,要是能找到有一种化石,它开始出现了人类所有而类人猿所无的一些特征,我们就可以把它视为人类的始祖,人类和类人猿就应该在它之前分了家。在三十多年前,古人类学家普遍认为这种动物是拉玛古猿。这些化石发现于印度西瓦利克山和中国云南等地的地层中,生存于距今1400万-1000万年以前。如果拉玛古猿真是从猿到人过渡的化石,那么人和类人猿的分家就只能发生在拉玛古猿生活的年代之前,也就是1400万年前。
1960年代末,美国加州大学伯克利分校一位年轻的生物化学家沙里奇(..Sarich)异想天开,看看能不能用实验来证明人和类人猿是何时分离的。他是根据分子钟原理来设计实验的。蛋白质按照一定的速率在不停地进化,人和类人猿分家以后,他们的蛋白质的进化也跟着分家了,那么,比较他们现在的蛋白质序列的差异,就可以推测他们已经分家了多长时间了。再在化石纪录中找一个比较确定的年代作为参照点,就可以算出什么时候分的家。
要比较蛋白质序列的不同,当然最好要知道蛋白质的序列。但是当时已知蛋白质的序列太少,都不管用,比如当时测得最多的是细胞色素c,这种蛋白质进化速率太慢,人和猩猩的序列完全相同,派不上用场。这位生化学家想出了一个巧妙的办法来比较人和其他动物的血液蛋白的差异。他把自己的血清注射到兔子的血管中,让兔子产生了针对人的血清蛋白的抗体,然后把这种抗体提取出来,跟另一份人的血清混在一起,就产生了抗体-抗原反应,反应强度设为百分之百。如果把这份抗体跟黑猩猩的血清混在一起,抗体-抗原反应变弱,只有96%。跟大猩猩的血清的反应强度也是96%,但是如果是跟猩猩,跟长臂猿或是跟猴子,反应强度就越来越弱了。这样灵长类彼此之间的亲缘关系就被确定,再在化石纪录中找一个参照点,就得到了一个亲缘关系图。
这个结果,与通过古生物化石或形态比较绘出的亲缘关系图符合得很好。但是它推测人与黑猩猩、大猩猩的分支时间是大约500万年前,这比从化石估计出来的结果要晚得太多。无人愿意接受这个结果。沙里奇就把测量工作再做得更细致一些:这回他干脆测定灵长类血清中的白蛋白的氨基酸序列,发现人的白蛋白和黑猩猩及大猩猩的差别是1.2%,这个差异,相当于大约500万年,结果还是一样。
但是蛋白质并不是一个很好的分子钟,DNA要精确得多。而且,每一种蛋白质的基因(几百个到几千个碱基对)只占整个基因组极小的一部分,有不尽相同的进化速率,从一种基因得出的结果和从另一种基因得出的可能不太一样,最好是能把整个基因组拿出来比较。这可以通过DNA杂交的办法做到。
利用DNA-DNA杂交技术,可以绘出另一个高等灵长类的亲缘关系图。把这个图和前面的图作个比较,就会发现它们相符得非常好;而且,在当时还无法推测人和黑猩猩分支的时间,现在可以了。在根据序列差异推算分支的地理时间时,我们必须根据化石纪录选一个参照点。在上图我们选了1300万年前猩猩的分支时间为参照点,由此推算出人和黑猩猩的分支时间是700万年前;如果用2500万年前旧世界猴类与猿类的分支时间为参照点,则整幅图都要往右挪,人和黑猩猩的分支时间是500万年前。总之,人和黑猩猩的分支时间上限是700万年前,下限是500万年前,这是分子生物学对人类起源的结论。这个实验被不同的人用不同的方法做过,结果都相当一致。
人和黑猩猩分离的时间究竟是700万年前还是1400万年前?拉玛古猿究竟还能不能算作人类的始祖?应相信分子还是相信化石?分子生物学家和古人类学家吵翻了天。拉玛古猿那些被认为类似于人的特征是从极其残缺不全的颌骨和牙齿化石复原、推测而来的,古人类学家把这项复原工作视为杰作,但是分子生物学家却不敢苟同。新的、更完整的拉玛古猿被陆续发现了,结果让古人类学家狼狈不堪:原来的复原根本就是错误的,拉玛古猿那些所谓人的特征或者不存在,或者可以有别的解释。拉玛古猿可能更接近猩猩,而不是人。现在,古人类学家已达成共识,不再把拉玛古猿视为人类始祖,都已接受人和黑猩猩在500万-700万年前分离这个结论。在这场人猿分手的战争中,分子生物学打了场胜仗。(南方周末
方舟子)
人和黑猩猩基因功能区域差异0.75%
(2003年08月04日 17:13)
大洋网讯 我国探索人类基因序列变异又取得了一项重要成果。国家人类基因组南方研究中心的科学家近日成功完成了人和黑猩猩基因序列差异的比较研究,结果发现,人和黑猩猩基因的功能区域差异只有0.75%。
这是我国科学家首次系统地开展人和黑猩猩的比较基因组学研究。中国科学院副院长陈竺院士得知这一成果时欣喜地表示,我国科学家的发现为探索人类的起源及其独特的性状特征提供了重要的科学参数和新的研究线索,同时也为识别重要疾病易感基因的研究开辟了新的途径。国际权威学术期刊《美国科学院院报》日前发表了这项研究论文。
据这项研究的负责人、国家人类基因组南方研究中心副主任黄薇教授介绍,21号染色体是人类基因组中最小的染色体,已经发现其中一些区域的序列变化与智力发育障碍等疾病的发生密切相关。因此,她的课题组主要是针对人类21号染色体的127个已知基因展开人和黑猩猩等灵长类动物的比较基因组学研究,分析人和黑猩猩等的基因组序列的变异。
此外,科研人员对人、黑猩猩、大猩猩、长臂猿和猕猴的标本测序所得到的系统进化树,也再一次证明了和人类具有最近亲缘关系的是黑猩猩,而非大猩猩。人类和黑猩猩的分歧时间是493万年,而和大猩猩的分歧时间是726万年。
据了解,我国科学家取得的这项研究成果结合了多方的科研优势,发挥了国家人类基因组南方研究中心良好的技术平台体系功能及其在基因组序列变异研究上的专长,和复旦大学生命科学院在群体遗传学研究、遗传分析的特色,充分体现了基础研究、多学科交叉的有机结合。