线粒体夏娃

线粒体夏娃

在读《人类基因的历史地图》时接触的概念,书上语焉不详,埋下了一颗疑问的种子

线粒体夏娃

背景介绍

线粒体是一种无核的细胞组织,是被人类单细胞祖先吞噬的古老细菌,最初它只是细胞内的害生虫,后来进化成了细胞的“呼吸器官”,为细胞活动提供能量。

1963 年时,又发现线粒体中也有 DNA。线粒体 DNA 的遗传方式十分独特。

在脊椎动物精子的生成过程中,绝大多数的线粒体都被去除了,只保留极少数的线粒体提供精子运动的能量。接着,在受精时,精子中的线粒体 DNA 不会进入受精卵,即使个别闯入了,也会很快分解。下一代的细胞核基因,一半来自精子,一半来自卵子,但线粒体基因则全部来自卵子。也就是说,线粒体基因只属于母系遗传。如果一位母亲没有生下女儿,那么她的线粒体基因就失传了。

数学要说话

知乎问答那么多,看了一堆,会简单讲清楚事情的人也是少比例,摘录如下

线粒体夏娃是个逻辑假说

  • 每个人只有一个亲妈
  • 所有活人向上追溯一代,只取女性,那么人数必然减少或者不变,而不可能增加

把这些女性再向上取一代,不停重复以上过程,只要上溯次数足够多,这个数量总能变成1。变成1之后,永远不可能变成0,因为所有人都有妈。

成为线粒体夏娃的女性,最少要有两个女儿,否则就是她的女儿被授封该称号了。

计算机模拟

根据概率论的模型估计,其实用不了多少代,就会追溯到这个线粒体夏娃。

举例某一种群有100位女性,有不同的线粒体基因,且种群稳定(每一代都是100位女性),按这个模型估计,则2N代后,平均也就是200代后,最初的100个不同的线粒体中的只有一个会扩散到全种群中,其他的99个都丢失了。

通过计算机程序进行模拟500次,达成99个都消失的代际分布如下。集中于100~200代的区间最多,平均下来认为是200代。

偶然的奇妙

看上去不可思议,只是完全出于偶然。但从上帝视角来看,只要经过的时间足够长,从数学上来说,这是逻辑必然。

只需要短短一千年,任何一个祖先绝大多数的基因差不多就会被降为零。但线粒体的特性但是现代人类,几乎完整地继承了“线粒体夏娃”的线粒体,并且我们的女性将会继续无限期地传递这位夏娃的线粒体

此项研究成果作用

线粒体基因特征背景

线粒体 DNA 一般很难发生改变,平均要过 2 万年线粒体 DNA 才会发生微小的变异

彻底终结了多地起源说

多地起源说:这种学说认为,直立人自从在180万年前走出非洲之后,就在世界的各个地方不断繁衍,分别演化为现代人的不同族群,比如欧洲人就是尼安德特人的后代,中国人就是蓝田人、北京人的后代。但化石证据早就不支持这些观点,科学家们又找智人源流说,分子生物学的最终结论就是把多地起源说彻底扫进历史的垃圾堆里了。

通过追溯成千上万年积累下来的细微突变,我们可以找出哪些人种是密切相关的,最终将线粒体夏娃的存在时间锁定为历史中的某一时间段。目前得出的结论是大约在 14万年前。这几乎排除了多地区起源说存在的可能性,否则线粒体夏娃应该存在于几百万年前。多地区起源说中所有其余地区发现的古化石追溯的人类,都已经灭绝。

非洲起源

全人类的线粒体 DNA 基本相同,差异很少,平均差异率仅为 0.32%,确认发展谱系后,现代人类线粒体分为两大类,第一类仅见于一些非洲人中,第二类则分布于包括其他非洲人在内的所有种族中,且第二类的最终源头也在非洲人中。线粒体夏娃是一位非洲女性。

扩展说明

她不是唯一

线粒体夏娃的时代,当然不是只有她一位女性(也许是成千上万),当时种群中其他女性线粒体没有流传至今,但其余她们的核染色体依然传承到了现在人群中。

Y染色体亚当

同样的逻辑,Y染色体亚当也是存在的。但他俩未必在一个年代,现在的结论初步估计他在六至九万年前。

露西是线粒体夏娃吗

“露西”是人类学家唐纳德·约翰森于1974年发现的南方古猿化石,化石的出土地点位于埃塞俄比亚的阿瓦什山谷(Awash Valley)。由于发现她时,营地里播放着披头士的《Lucy in the Sky with Diamonds》,化石因此得名“露西(Lucy)”–距今320万年

So 结论是 NO!

各自所处时代的“女主角”,年代相差数百万年。

露西其实已经不是最早的南方古猿化石,还不是最早的人属成员。最早发现的的南方古猿化石为“汤恩小孩”,目前已知最完整的南方古猿化石为“小脚”,最早的人属成员还存争议,南方古猿阿法种(露西所属)和南方古猿湖畔种都是有力的竞争者。

南方古猿只是智人的远亲,属于灭绝的一种。称为早期人类还行,人类非洲老祖母(夏娃)称号不适合露西。