王晓波 | 撰文

根据2月26日发表于《科学》的一项最新研究[1]，数万年前尼安德特人（Neanderthals）和现代人（Homo sapiens）的祖宗相遇时，基因交流可能更多地发生在尼安德特人男性和现代人女性之间，这或许可以解释为何尼安德特人基因在现代人基因组中分布不均的难题。

尼安德特人是我们现代人最近的亲属之一，约4万年前灭绝。在他们消亡前的几千年，他们与现代人通婚，导致今天大多数人携带少量的尼安德特人DNA，从1%到4%不等。但有个谜团一直悬而未决：即使在尼安德特人DNA占比较高的现代人群中，他们的基因组中有些位置几乎找不到来自尼安德特人的遗传序列，尤其是在X染色体中。这种现象，被称为“尼安德特人基因荒漠”（Neanderthal deserts）。

宾夕法尼亚大学医学院的资深研究科学家Alexander Platt及其同事认为，这种情况可以有个假说来解释：一是基因不兼容（hybrid incompatibility），X染色体上的尼安德特人变异对现代人不利，逐渐被自然选择淘汰；二，早期基因交流可能主要发生在尼安德特人男性和现代人女性之间，导致尼安德特人的X染色体DNA很少进入现代人的基因库。

现有的研究认为，现代人的祖先与尼安德特人大约在 60 万年前由共同的祖先分化而来。其中，现代人的祖先在非洲演化，而尼安德特人则生活在欧亚大陆。当现代人进入欧亚地区后，双方曾多次相遇，并发生基因交流。

《赛先生》在2024年报道了普林斯顿大学遗传学家Joshua Akey团队的研究[2]，他们利用 IBDmix的方法，确定了现代人与尼安德特人的第一波基因交流发生在约 20 万至 25 万年前，第二波发生在约 10 万至 12 万年前。这两波较早的接触，再加上已经被大量研究的约4.9万年至4.5万年前更大规模的基因流动，共同构成了我们目前已知的尼安德特人和现代人的基因交流史（过去20万年间，尼安德特人与现代人有过至少三波基因交流）。

除了生活在撒哈拉沙漠以南的现代人，其他地区的现代人身上的尼安德特人DNA主要来自于4.9万年至4.5万年前的基因交流事件，这一时期距离尼安德特人消失仅几千年。

如果是因为基因不兼容，尼安德特人的某些基因在现代人基因背景下无法正常发挥作用，甚至导致发育或健康问题，在自然选择的作用下被清除掉，那么可以预测的是，尼安德特人继承现代人DNA时也应出现相似的情况。换句话说，现代人的DNA也应该在尼安德特人的X染色体中缺失。

然而，当研究人员对三个尼安德特人女性个体的基因组中保存的现代人DNA进行了分析，她们分别是距今约12.2万年的阿尔泰尼安德特人个体，距今约8万年的Chagyrskaya尼安德特人个体和距今约5.2万年的Vindija尼安德特人个体。这三个女性尼安德特人的祖先都与现代人发生了基因交流。

分析显示，在阿尔泰的尼安德特人的 X 染色体中，现代人祖先DNA的含量比常染色体高出了62%，其他两个尼安德特人个体也有类似的增量。这与尼安德特人DNA在现代人群体中的分布情况正好相反。

如果说是基因的不兼容导致了DNA的消失，那么两个人群的相同区域都应出现外源 DNA 减少的情况。显然，数据并不支持这一预期。

研究人员认为，更可能的解释在于X染色体的遗传方式，也就是尼安德特人与现代人在相遇之后，他们的择偶偏好。

对于人类而言，女性拥有两条X染色体，而男性只有一条。因此，从整体来看，X染色体上约三分之二的基因来自女性，三分之一来自男性。而在常染色体上，男女的遗传贡献则各有一半。正因如此，如果历史上的基因交流主要发生在尼安德特人男性和现代人女性之间，那么进入现代人基因库的尼安德特人X染色体就会相对较少；与此同时，现代人的X染色体则更容易流入尼安德特人群体。

研究人员的数值模拟表明，如果尼安德特人群体在择偶时更倾向于选择现代人女性，或具有较多现代人祖先的女性作为配偶，那么即便只发生一次简单的基因流入事件，尼安德特人基因组中 X 染色体与常染色体之间的现代人基因比例也会迅速超过 4:3。也就是说，尼安德特人的X染色体中，来自现代人的基因比例会高于常染色体。

类似地，尼安德特人男性与现代人女性通婚的择偶偏好，也可以解释现代人基因组中X染色体中尼安德特人的基因比例低于常染色体。

研究人员认为，择偶偏好为“尼安德特人基因荒漠”的现象提供了最简单的解释。

另一个支持尼安德特人男性和现代人女性择偶偏好的证据，是现代人基因组中未发现尼安德特人线粒体DNA（母系遗传），但保留了2%-4%父系常染色体基因。

是遗传因素还是文化因素决定了这种择偶偏好呢？Alexander Platt解释说：“这不是一个已解决的问题。对我来说，同一个偏好看起来延续了数十万年这个观察暗示存在遗传因素，它的起源还远在尼安德特人和现代人分化之前。”

根据考古和遗传证据，尼安德特人和现代人之间基因交流的性质难以确定，例如是否存在敌对行为，比如尼安德特人男性是否曾发动袭击队绑架现代人女性。未参与该研究的杜克大学的古人类学家Steven Churchill认为，这暗示了侵犯。他对《科学》杂志说，如果一个物种的雄性垄断了另一个物种的雌性，这很难排除不是竞争性的、不友好的互动[3]。

但Alexander Platt持更谨慎的观点。他告诉《赛先生》：“作为遗传学家我在这方面没有特别的洞见，因为我不知道任何可以区分这些过程是否双方合意的遗传信号。我的理解是没有考古学证据证明在尼安德特人和现代人之间存在暴力或敌对行为，但我不知道这是否亦未定论，我也不知道这是否与‘家庭’暴力相关。”

Alexander Platt还表示，择偶偏好的解释，并不绝对，“目前只是一个优先的假说”。

尽管此项研究揭示尼安德特人男性与现代人女性的基因交流为主流择偶模式，2020年发表在《科学》杂志上的论文[4]揭示了晚期尼安德特人有来自现代人的Y染色体，即存在尼安德特人女性和现代人男性通婚的情形。

Alexander Platt补充说：“丹尼索瓦人没有被研究到同样程度。我们确实知道就像现代人X染色体缺乏尼安德特人基因一样，X染色体上也缺乏丹尼索瓦人基因。我们初步的数据显示不像尼安德特人，丹尼索瓦人基因组没有很多现代人的基因。但我们有的数据还是说明类似的过程发生了。”