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歐亞大陸在新石器時代之後,於3000到5000年前這段時間進入青銅時代,經歷劇烈的文化轉變,然而這些改變是因為人群遷徙,或來自概念交流不得而知。想了解人類族群遷徙的歷史,古代DNA定序是威力強大的武器,2015年這個大規模的族群基因體學研究,大手筆定序了年代跨越數千年的101個古代人類基因組,希望能回答這個問題。

Population genomics of Bronze Age Eurasia

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已知的歷史是,5000年前青銅器時代早期時,舊石器時代東歐本來的農夫族群,被源自黑海和裡海之間草原的Yamnaya文化取代,4800年前興起的繩紋器文化(Corded Ware)出現在歐洲更多地方。這個時期西亞與中亞仍以本來的採集狩獵族群為主,只有在阿爾泰山與米努辛斯克(Minusinsk)盆地,出現類似Yamnaya的Afanasievo文化。

Yamna culture - Wikipedia, the free encyclopedia

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「肯納威克人(Kennewick Man)」是位約8500年前的男生,1996年時在美帝西北角的華盛頓州,屬於美帝陸軍工兵隊(US Army Corps of Engineers)的土地上被發現。這具骨骸雖然沒有什麼神奇魔力,卻引發眾人爭奪,幾個美國原住民部落引用「美國原住民族墓穴保護及歸返法案(Native American Graves Protection and Repatriation Act,縮寫NAGPRA)」,要求擁有這件死人骨頭。

The ancestry and affiliations of Kennewick Man

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華盛頓州的印第安人讓人想到《暮光之城》......不知道肯納威克人的基因組有沒有古老的狼人基因

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非洲200萬年前的人種多樣性:巧人、魯道夫人、直立人

傳統上,化石形態比較分析是人類考古演化很重要的研究方法,近年來科技進步,從業人員比從前有更多協助分析的工具,例如 computed tomography(斷層掃描)和 3D imaging(三維成像)。有些老化石在新方法分析下,有了全新的發現,這個2015年針對180萬年前的 Homo habilis(巧人)化石重新分析正是如此。

Reconstructed Homo habilis type OH 7 suggests deep-rooted species diversity in early Homo

巧人模式化石OH 7的估計腦容量落在早期人種的差異範圍之內。每個編號都是一個化石,右邊那列都是直立人,中間ER 1470是魯道夫人的模式化石,ER 3732與ER 1590也是魯道夫人;中間OH 16、OH 24、ER 1805,左邊的OH 13、ER 1813都是巧人。

Homo rudolfensis - Archaeology Info

1964年時,由大名鼎鼎的李奇在坦尚尼亞的奧都維峽谷發現,巧人的模式化石-「OH 7(Olduvai Hominid 7)」,這回重新分析後,發現部分型態比本來認為的更原始,接近年代更古早,300多萬年前的 Australopithecus afarensis阿法南猿),差異卻與差不多年代的 Homo erectus(直立人)較大。

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作者/汞燈、編修/寒波

Aphrodisias,這座位於今日土耳其西部,離地中海不遠的古城,發現了數百件古代塗鴉,年代距今超過1500年。這些塗鴉提供了我們當時(約西元350~500年左右)這座古城人們的生活樣貌。

拿著三叉戟和網子(retiarius),與劍和盾牌(secutor)的角鬥士

角鬥士以及雙輪馬車競賽,這些塗鴉對於一個羅馬帝國境內的城市來說,算是相當自然的存在,即使Aphrodisias的居民是以希臘語為主,他們依然熱愛競技場。而羅馬時代的性產業是受到法律一定保障的,因此性文化方面,羅馬人也算得上相當開放。在這批被發現的塗鴉中,存在相當數量與性有關的塗鴉,似乎反映了這點。

右邊的人嘴巴裡塞了一根陰莖  羅馬口交娃

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圖一

咖啡因生產線的趨同演化  原載於泛科學

既然咖啡因正是以咖啡為名,2014年這篇中果咖啡(Coffea canephora)基因組定序的論文[1],標題除了咖啡基因組外,還加上「咖啡因生合成的趨同演化」,似乎是再自然也不過的事。可惜《咖啡為何要合成咖啡因?咖啡的基因體還說了什麼》一文對這篇論文的內容多有誤會,因此特別為文說明。

咖啡因製程的趨同演化

趨同演化的意思是,演化上沒有直接親緣關係的生物,卻擁有類似的特徵(也就是同功演化),例如鯨魚是哺乳類,與魚類不親,但兩者都演化出適應水生生活的身體構造。用鯨魚跟魚的身體構造舉例只是方便,事實上,趨同演化講的是特徵,不限於器官,因此不同種植物各自演化出製造咖啡因的能力,也是趨同演化。

圖一

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最早的人屬在280萬年前衣索比亞出現

幾百萬年來,Homo(人屬)曾經有好幾個物種,至今只剩下我們智人(Homo sapiens)這個約20萬年前誕生的種存在。人屬很可能在200到300萬前這段時間,由某些南猿,例如生存於300到390萬年前東非的 Australopithecus afarensis阿法南猿)演化而來,不過本來找到最早的人屬化石,年代大約是240萬年,離阿法南猿有段距離。

Early Homo at 2.8 Ma from Ledi-Geraru, Afar, Ethiopia

幾個彼此距離不遠的早期人類演化遺址地點,Ledi-Geraru是這次LD 350-1的發現地;Gona是本來260萬年前最早石器的發現地,不過這個記錄最近遭到刷新:肯亞330萬年前的史上最早石器

2015年這篇論文,報告了在衣索比亞的阿法(也就是阿法南猿那個阿法)找到的新人屬化石(編號LD 350-1),這個化石的定年結果不得了,它距今280萬年,不但比本來的240萬年提早40萬年,而且還很接近阿法南猿最後生存年代的300萬年,在年代上恰好填上空白的格子。

形態上,這個下顎化石兼具稍早的南猿與後來早期人屬物種(early Homo)的特徵,介於較早的阿法南猿,與之後240萬年的人屬化石之間,因此可以視為從南猿,演化到人屬的過渡型號,也很有機會是Homo habilis(巧人)的直系祖先。儘管LD 350-1能明顯跟約200萬年前的巧人與Homo rudolfensis(魯道夫人)區別,不過目前科學家尚未把這個化石命名為新種(直接叫編號好像《悲慘世界》的賈維直接叫尚萬強24601,XD)。

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肯亞330萬年前的史上最早石器

不少動物會使用工具,例如黑猩猩能把石頭當工具用(use stones as tools),然而把石頭製造成工具,也就是「石器(stone tools)」,需要更發達的認知能力,所有人屬(Homo)物種都有製造石器的能力。這個 2015 年的論文報告,肯亞找到 330 萬年前的石器,那時卻沒有任何已知的 Homo 存在。

3.3-million-year-old stone tools from Lomekwi 3, West Turkana, Kenya

一件重達15公斤的拉米關石器

1930 年代坦尚尼亞由鼎鼎大名的李奇發現的石器,以發現地點命名為 Oldowan(奧都萬)文化,後來發現打造它們的早期人類物種,被叫作 Homo habilis(巧人);最早的奧都萬石器距今 260 萬年(不過不一定是巧人做的,可能是某種南猿)。

這次肯亞距今 330 萬年的新發現,比之前的記錄更早 70 萬年,被命名為 Lomekwian(拉米關,自己翻譯的)技術,拉米關奧都萬型號更大,甚至有重達 15 公斤的石器……想想看那個畫面,天啊!

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(原作於 2013 年 8 月 18 日)這篇文章要介紹的是一個五年前還很冷門的東西,它這幾年來名氣逐漸成長,做微生物學的多半都聽過,今年突然大暴紅,成為尖端生物科技的結晶代表,各個生物領域多半都有耳聞-它就是CRISPR。

CRISPR是縮寫,全名叫作“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”,好了,你不會再看到全名了,因為這個全名我也背不起來。

很幸運的,我是在CRISPR今年大爆紅以前就知道它,並做過一點小小的論文搜尋。這個感覺就好像某天有位無名小模讓你驚鴻一瞥,然後隔年大家都知道她叫林志玲一樣,有種……跟她一起成長的感覺?

  via 這裡

我第一次看到CRISPR,是去年中在一本講演化發明的書上。因為這東西乍看之下很神奇,我就去找了一些論文來看,它的神奇之處在於,CRISPR是一種“原核生物的後天免疫系統”(Marraffini and Sontheimer., Nature Review Genetics, 2010)!什麼是“原核生物”?就是細菌和“太古生物(也叫古生菌、英文archaea)”;什麼是“後天免疫(adaptive immunity)”?最知名的就是人類用抗體來抵抗疾病的那套免疫。天啊,細菌竟然也有後天免疫,這真是太神奇了。

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近親南猿:阿法南猿Lucy的另一種南猿鄰居

人類與黑猩猩的祖先大約 700 萬年前在非洲分家,到智人出現前這段期間,有相當多類似人類的物種(hominin)演化出來,至今無一尚存。幾百萬年前的資訊不夠充分,使我們很難判斷當初非洲有多少類人物種存在過,彼此間的親緣關係如何,以及可能最重要的問題:誰才是正牌人類祖先?

New species from Ethiopia further expands Middle Pliocene hominin diversity

這篇論文推論大家間的親緣關係

多年來,生存介於 300 到 370 年前的 Australopithecus afarensis(阿法南猿),被視為後來眾多人種的直系祖先,當中最有名的化石是在衣索比亞發現,大名鼎鼎的 Lucy。

這個 2015 年的論文在離 Lucy 發現地點只有 35 公里處,找到另一種南猿的化石,與阿法南猿的形態差異大到足以視為新種,命名為 Australopithecus deyiremeda(近親南猿,自己翻譯的deyiremeda 意思是「close relative」),替種類眾多,擅起爭議的南猿家族多添一位新成員。

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Geographical distribution of the Protoaurignacian

研究古代人類演化,除了科學家一向辛勤的工作外,近年來幾個科技進展,像是古代DNA定序、更準確的同位素定年、更先進的化石形態比較法(high-resolution computed tomography/digital methods)都幫忙很大。從這篇2015年的《Science》論文中,可以看出以上新技術合體的強大威力。

The makers of the Protoaurignacian and implications for Neandertal extinction

原始奧瑞納文化的分佈地點

大概在45000到35000年前這段時間,智人進入歐洲並取代尼安德塔人,這段過程中奧瑞納文化(Aurignacian)相當關鍵,奧瑞納是早期進入歐洲的智人產物,這個研究的目標就是釐清奧瑞納文化開始的年代。

奧瑞納文化wiki:

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網路上能看到的中文"ortholog"解釋沒一個真的把概念解釋清楚,比方說這一篇:

homolog, ortholog, and paralog

看完我保證你還是不懂"ortholog"是什麼東西。(下面那些喊"好清楚" "好清楚"的,一定是理解力大師!)那個附圖也不要看,看了只會更混淆。

“ortholog 呢?它是指不同物種間的基因有源於共同祖源基因的關係,通常基因功能一樣,但又因為演化的緣故,使得在比較兩個 ortholog genes 間的功能時會發生其中一個有 lost- or gain-of-function 的現象”

哎,完全沒解釋到重點呀(而且有錯字)。我用我的話來從頭解釋一次好了。

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Location of the 40 sites

至今仍沒有確鑿的證據,能讓我們推論出尼安德塔人的滅亡原因,要知道它們為什麼滅亡,至少要先知道尼安德塔人消失的年代,因此精確的定年技術相當重要。最為人熟知的同位素定年法是碳定年法,它的極限是5萬多年,然而之前的碳定年法卻會低估樣本的年代。

The timing and spatiotemporal patterning of Neanderthal disappearance

40個尼安德塔人與莫斯特遺址地點

2014年的這個研究發表在《Nature》,用修正後的新方法,重新測量了歐洲與亞洲40個尼安德塔人與莫斯特文化(Mousterian)的遺跡,莫斯特文化是尼安德塔人的代表技術,多數莫斯特都跟尼安德塔人有關(少數跟智人有關)。

莫斯特文化wiki:

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