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人類正在加速演化

2014/09/30 霍克斯(John Hawks)
三萬年來,我們這個物種演化得特別快,而且到現在都還沒有停止的跡象,每個人都是由人類歷史揉合而成的。

重點提要
■有些科學家和科學記者宣稱:人類已經不再是天擇作用的對象,人類的演化已經停止了。
■事實上在過去三萬年來,人類演化得非常快速,例如黑長直髮、水藍色眼珠、乳糖耐受等,都是近期才得到的特徵。
■有幾個原因造成快速的演化,其中之一是人類從狩獵–採集的社會轉變成以農業為基礎的社會,這使得人類的族群變得比以前大。族群的人數增加得越多,新的有利突變出現的機會也越高。
■毫無疑問的是,人類以後依然會演化。不過全世界人類的基因將會逐漸混合在一起,未來世代混血的程度將遠超過以往。

人類是充滿意志的生物,地球上從來沒有其他的物種對自己的命運有如此大的掌控能力。我們化解了數百萬年來曾經置人類於死的無數威脅:我們學到如何從天災和掠食者的手中保護自己,我們發展出醫療方式去對抗許多致死的疾病,我們把過往祖先耕種的狹小菜園轉變成工業化農業的廣大農田,我們在如舊的種種困境之中大幅提升幼兒長大成人的機會。

許多人認為,人類科技的進步(人類對抗與控制自然的能力)使得人類免於天擇的篩選,實際上已經不再演化。這種「不再有適者生存」的論點,好像是說每個人都可以壽滿天年。這樣的論述不只是大眾偏差的想法,連著名的科學家,例如英國倫敦大學學院的瓊斯(Steven Jones),以及備受敬重的科學記者艾登堡(David Attenborough),也公開宣稱人類的演化已經結束了。

但事實並非如此。人類近期還在演化,而且只要我們還在地球上東遊西蕩,就會持續演化。人類與黑猩猩的譜系在700多萬年前從共同祖先之處分開,如果把這麼長的時間轉換成24小時,過去三萬年只佔了六分鐘而已。但是在人類演化歷史的最新一章中,卻有許多故事展開了:人類大規模遷徙到新的環境,飲食也發生重大改變,全球人口增加了1000多倍,這些新增加的人口為整個族群添增了許多獨特的變異,結果就是一股快速天擇的巨浪。人類的演化並未停止,如果說發生了什麼事,那就是人類的演化在加速中。

古代人類遺澤

很久以來,古代人類的遺骸便指出,人類有些特徵是近期才快速演化出來的。大約在1萬1000年前,人類的狩獵與採集生活開始轉變成農耕與熟食生活,人體的構造也跟著改變。例如在一萬年前,歐洲、亞洲和北非的人類,牙齒平均比現在大了10%之多。當我們的祖先開始吃比較軟的食物而比較不需要咀嚼後,牙齒和下頷便一代接著一代逐漸縮小。

雖然人類學家幾十年前就已經知道這種特徵,但在最近10年才明白這種變化是多麼晚才出現。研究人類的基因組,可以清楚看到近來受到天擇篩選的目標。例如在農耕族群的後裔中,比較容易產生較多的唾液澱粉?(salivary amylase),這種酵素對於分解食物中的澱粉來說非常重要。唾液澱粉酶的基因叫做AMY1,不論是非洲、亞洲或美洲,現今大部份的人類如果祖先是農耕族群,都具有數份這個基因。但現今的狩獵–採集族群,例如坦尚尼亞的塔圖加人(Datooga),這種基因的份數就比較少。古代的農耕族群開始轉吃富含澱粉的穀物時,食物一入口就能大幅提高處理澱粉的效率,似乎是一大利多。

另一個在飲食上的適應是人類近期演化中研究最透澈的特徵:乳糖耐受(lactose tolerance)。地球上每個人在一出生時幾乎都能夠製造乳糖酶(lactase),這種酵素能夠分解乳糖,讓嬰兒更容易從母乳中取得能量,這對還在吸奶的嬰兒至關重要;大部份的成人都失去了這個能力。不過在我們近期的演化歷史中,人類取得了其他動物的乳汁,也發生了遺傳突變讓乳糖酶基因活化的時間延長,而這樣的突變至少有五種。其中三種突變源自非洲撒哈拉沙漠以南不同的地方,這些地方的人從很久以前就開始養牛了。而有另外一種突變常見於阿拉伯人之中,可能是因為他們的祖先飼養了駱駝與山羊。

讓乳糖酶基因在成年人中依然能夠開啟的五種突變中,最後出現的一種也是最普遍的,存在於從愛爾蘭到印度的族群中,他們都帶有這種突變,而且比較常見於北歐人之中。這種突變起源於7500年前歐洲的某個人(誤差約數千年)。2011年,科學家分析了冰人奧茲(Otzi,5500年前死於義大利北部,之後自然乾燥成木乃伊)的DNA,發現他沒有乳糖耐受的突變,這意味著這種突變出現數千年之後,在該地區尚未普遍。

接著幾年,科學家從5000多年前數名歐洲農民的遺骸中萃取出DNA並加以定序,也沒有人的乳糖酶基因帶有突變。不過同個地區現在有數千萬人具有這種「乳糖酶續存性」(lactase-persistence)突變,在基因庫中所佔比率超過75%。這完全符合天擇理論數學計算的期望值,而非矛盾的結果。受到天擇作用的新突變會以指數方式迅速擴散,在許多世代之後,就普遍能在族群中輕易觀察到。不過一旦普遍之後,突變依然快速散播,最後變成主要的型式。


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