一、地球上所有生物互为亲戚

自达尔文的《物种起源》发表以来,生物进化的思想也渐渐普及到一般人。但此后不久(1866年),德国的埃伦斯特 · 赫克尔就开始描绘“系统树”。他把动物(包括人)、植物、真菌和木耳等菌类、草履虫和眼虫等原生生物及霍乱弧菌等细菌放到一硕大的系统中。这意味着地球上所有的生物都是由一个共同的祖先进化而来的。人和细菌是亲戚,这一天外奇想基于赫克尔的直觉,但近来得到DNA研究的证明。

据说地球诞生于46亿年前,生命诞生于约35亿年前,追溯我们人的祖先,可以上达35亿年前的始源生物。要回溯这样久远的进化历史,原来所作的对生存于过去的生物的化石与现在生物形态进行比较就很不充分。那时的生物是像细菌那样的单细胞生物,形状都差不多,形态学研究几乎得不到与系统关系相关的信息。DNA分子系统学正是为克服形态学之不足而建立的。目前生物所拥有的DNA都是各自漫长进化的产物,其碱序列中就铭记着生物进化的历史。因此,解读DNA就能了解其进化的过程。从形态学上说,若有因环境不变而长期几乎不变的“活化石”生物,则有短时间内随环境变化急速进化的生物,即进化速度不一定。正如国立遗传学研究所木村资生的分子进化中立说所表明的那样,DNA水平上的进化对自然淘汰来说,其变化几乎是没有好坏之别的,进化速度比形态进化也远为确定。此外,形态比较中加入研究者主观判断的余地大,而DNA比较而言能够依据客观标准进行定量讨论,因此,近年来越来越广泛地认识到利用DNA研究进化历史的前景甚好。

分子系统学中,系统树的推测手段主要是DNA的碱置换,即由共同祖先分化后各系统的进化过程中,发生了DNA碱的置换,因此,生物种会出现DNA碱序列的差异。比较各种生物的DNA碱序列,就可推断系统树。然而,进化中发生DNA碱置换需要两个步骤:首先,作为个体必须使生殖细胞的DNA发生突变,但仅仅突变还不足以导致进化,还必须让个体发生突变的基因通过反复繁殖逐渐扩展到集团整体,从而代替原有的基因而占据集团的大部分,我们把这叫做突变基因在集团内扎根,这才意味着DNA进化了。然而突变是不可预测的随机现象。根据中立说,突变基因在集团内扎根也是随机概率过程。因此,分析这一过程的结果——DNA碱序列,必须用概率统计方法。

DNA数据分析明确了下列事实:地球上的生物大致分为细菌那样无细胞核的原核生物和有核的真核生物如动植物、菌类、原生生物等。原核生物有我们熟悉的普通细菌(真细菌)和近来声名鹊起的古细菌。栖居在我们肠内产生甲烷气体的甲烷单胞菌属等即属于后者。实际上,在系统中古细菌比真细菌更靠近真核生物,但这仅就真核生物的核DNA而言。真核生物如草履虫、眼虫的细胞内通常有叶绿体等细胞内部器官,并各有其独立的DNA,而这些细胞内器官是真细菌在真核生物进化初期共生形成的。此外,目前的真核生物中,发现个别没有这样的细胞内部器官,并且明确了它们属于真细菌共生发生以前的系统的。再则,在真核生物中,木耳尽管载于植物图谱中,但可以认为木耳之类的菌类较之接近植物,也许更接近动物。

二、人的起源

黑猩猩、大猩猩、猩猩等大型类人猿是人类的近亲,对这一点,学者们没有什么异议,只是在何者最接近人这一点上发生了分歧。以往的形态学者把这些大型类人猿都归类到猩猩科,把人单独列入人科,即把这三种人猿看成与我们完全等距的亲戚,并认为人类从类人猿分化出来开始走上独立的进化道路距今至少1500万年。由于把从世界各地地层中发现的700~1400万年前的腊玛古猿看成人类的直接祖先,因此人类从类人猿分化出来一定比最古老的腊玛古猿还要久远。腊玛古猿跟人类一样,臼齿的珐琅质厚,与此相反,黑猩猩及大猩猩则薄。这一特征被认为是腊玛古猿比黑猩猩或大猩猩更接近人类的证据。

然而,DNA研究表明:黑猩猩、大猩猩等非洲类人猿比亚洲的猩猩更是人类的近亲,且黑猩猩比大猩猩要稍接近一些。此外,地质学也揭示出人和黑猩猩的分化仅仅是400~500万年前的事,以这种DNA证据为契机,化石学者对腊玛古猿的系统位置再讨论,结果认为它属于猩猩系统。黑猩猩、大猩猩等非洲类人猿的臼齿珐琅质确实薄,而猩猩具有同腊玛古猿或人同样厚的珐琅质。

化石中只要发现有与人相似,又是黑猩猩、大猩猩等所没有的特征时,容易立即被认为是人类的祖先。但这些特征也许是类人猿与人类的共同祖先所具有的,只是在黑猩猩或大猩猩身上因进化消失了而已。臼齿的珐琅质厚度正是这样的特征。人在所有方面都是最进化的动物,类人猿和人的共同祖先往往被认为是类似黑猩猩和大猩猩一样的东西,但从特征上看,也有这些类人猿方面更进化,而人仍停留在原始阶段的情况,化石人类学易于陷入人类中心论的偏见,而DNA分析则给解释化石以客观标准。

黑猩猩与其说是人的近亲英如说是兄弟,认为是人所共有的几个特征也在黑猩猩身上存在者,黑猩猩是人的一面镜子,更详细地研究这种动物可加深对人自身的理解。

三、现代人的由来

对仅由母亲遗传的线粒体DNA碱序列调查的结果表明:目前活着的人的线粒体DNA都是由大约15万年前生活在非洲的一名妇女——姑且命名为线粒体之母夏娃而来的。这并不意味着当时的人类只有这个妇女,与《圣经》上讲的夏娃一样,譬如有1万人,经过随机变动,平均1万代后,除一位女性的后裔之外,其他后裔可能绝嗣。就人类的进化而言,这意味着约100万年~50万年前,亚洲仅仅住者与我们的祖先接近的直立人,如有名的爪哇猿人及北京猿人等。其时,非洲也有类似的原人。也有人类学者认为世界各地的这种原人分别进化到智人,然后产生了现代见到的人种。例如,由于北京原人既无白人也无黑人,只具有蒙古人种通常见到的形态学特征,因此,华顿莱西认为北京原人就是蒙古人种的祖先。而DNA证据显示出,目前的人类,无论什么人种都有特别相近的关系,因而亚洲原人是我们直接祖先的可能性极小,所以认为爪哇原人和北京原人是一个绝灭了的谱系,没有子孙延续到现代。

[电子情报通信学会志(日)1992年第7期]