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Nature | 遇赫課題組與合作者共同揭示冰期前後歐洲狩獵采集人群的遺傳曆史

日期: 2023-03-02

2023年3月1日,beat365官方网站、蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室遇赫課題組與德國圖賓根大學,德國馬普進化人類學研究所合作在Nature期刊在線發表了題為“Paleogenomics of Upper Paleolithic to Neolithic European hunter-gatherers”的研究論文。研究獲取了116個生活于3.5萬至5千年前的歐洲狩獵采集者的基因組數據,系統探究了冰期前後歐洲狩獵采集人群的遺傳曆史,确認了西南歐是末次冰期時的人類避難所。

現代人大約4.5萬年前開始在歐亞大陸上擴張,然而受限于早期人類遺骸稀少且難以保存,我們對于早期狩獵采集人群的遺傳曆史還所知甚少。這一研究聚焦于生活在3.5萬年至5千年前的歐洲狩獵采集人群。研究組分析了356個屬于不同考古文化的史前狩獵采集者的基因組,其中包括來自116個個體的新發表數據(圖1),覆蓋了歐洲和中亞14個不同國家,其中還首次包括了生活于末次冰盛期(Last Glacial Maximum),約2.5萬年前的古人類基因組。這是迄今為止最大規模的關于史前歐洲狩獵采集人群的基因組學研究,由圖賓根大學Senckenberg人類演化及古環境研究中心Cosimo Posth,beat365官方网站遇赫和馬克思普朗克進化人類學研究所Johannes Krause主持,聯合125名國際學者共同完成。

圖1. 本研究所獲取的古代基因組的地理、時間分布及主要遺傳成分

研究驚人地發現,在3.2至2.4萬年前定居歐洲大陸的格拉維特(Gravettian)文化人群,并不如我們想象的彼此相似。他們因使用類似的武器和小型工藝品被歸為同一種考古文化,然而遺傳上,來自西歐和西南歐(今天的法國和伊比利亞地區)的人群與同時期來自中歐和南歐(今天的捷克和意大利)的人群存在顯著差異(圖2)。來自西南歐的人群攜帶的遺傳成分延續了超過2萬年。在末次冰期最寒冷的時期(2.5至1.9萬年前),他們的後代,屬于梭魯特(Solutrean)和馬格德林(Magdalenian)文化類型的人群仍留在西南歐。這首次直接支持了西南歐由于提供了更适宜的氣候環境而成為末次冰期的人類避難所。

圖2. 雖然攜帶着相似的文化特征,來自西歐和東/南歐的格拉維特文化人群在遺傳上并不一緻。西歐人群(左)在末次盛冰期幸存了下來,而東/南歐的人群(右)消失。

(圖:Michelle O’Reilly,Laurent Klaric)

意大利半島曾經也被認為是末次冰期時的人類避難所。然而,研究結果并未支持這一點,反而發現中歐和南歐的格拉維特人群所攜帶的遺傳成分,在末次冰期後就被一個新的遺傳成分所取代。冰期後生活在這一地區的後格拉維特(Epigravettian)文化人群在遺傳上與此前截然不同。這一人群很可能來自巴爾幹地區,在末次冰盛期前後到達意大利北部,并一路向南擴散到了西西裡島。數據還顯示,這些人在約1.4萬年前從意大利擴散到了歐洲大部分地區,取代了馬格德林文化人群。這一大規模的遺傳替換可能由氣候變化所促使的人群遷徙所導緻。此時氣候迅速轉暖,森林覆蓋了大部分的歐洲大陸,可能促使了來自南方的人群進行栖息地擴張。

此後,西歐和東歐狩獵采集人群之間有超過6千年沒有發生基因交流。直到約8千年前,中歐和東歐人群之間才首次檢測到基因交流的信号。這一時期的不同狩獵采集人群,不僅遺傳成分不同,在外貌,例如膚色和眼色等表性特征上也存在較大差異。此時也正是農業和定居生活方式從安納托利亞向歐洲傳播的時期。研究推測,很有可能是早期農民向歐洲的遷徙,迫使狩獵采集人群隻能退往歐洲北部的邊緣地帶,由此東西歐的人群開始了持續約3千年的交流融合。

圖3. 近4萬年以來歐洲狩獵采集人群的主要遺傳成分和文化類型變遷

綜上,這項研究深入描繪了歐亞大陸西部狩獵采集人群的遷徙和基因交流,重寫了史前歐洲人群的遺傳曆史(圖3)。未來更多的跨學科研究,将進一步厘清這整個冰期人群的遺傳替換發生的具體過程。

德國圖賓根大學助理教授Cosimo Posth與beat365遇赫研究員為本文的共同第一作者。Cosimo Posth,遇赫和馬普進化人類學研究所所長Johannes Krause為本文的通訊作者。

原文鍊接:https://www.nature.com/articles/s41586-023-05726-0