“线粒体夏娃”和“Y染色体亚当”

然而，正如今天互联网时代的人们经常说的那句话—“打败你的不是对手，而是跨界”，撼动化石派观点的力量，并不是来自古人类学界，不是来自新的牙齿证据或者新的石器证据，而是来自一个意想不到的领域—分子生物学。

1987年1月，美国一位女博士生丽贝卡·卡恩和她的同事们在英国权威科技期刊《自然》上发表了一篇论文《线粒体DNA（脱氧核糖核酸）和人类进化》。论文的主要观点是：人类起源地只有一个，这个起源地很可能在非洲，起源时间在距今20万年以内。今天所有的现代人都来自一个共同的女性祖先。

在当时，这是一个石破天惊的发现，是分子生物学界对古人类学界的一次颠覆性的“跨界打击”。如果这篇论文的观点是对的，那么古人类学家关于人类起源与进化的整个理论体系都得重新改写。

让我们先来看看这场“跨界打击”在科学上是如何发生的。

从分子生物学看，人体大约包含100万亿个细胞，每个细胞里都含有一种叫作线粒体的细胞器，它位于细胞核外的细胞液中。我们吃进肚子里的营养物质，比如糖类、脂肪等，最终是在线粒体中被氧化，释放出能量，供人体细胞使用的。简单地说，线粒体就是我们人体细胞的“能量工厂”。

从中学课本中我们学习到，人体的遗传物质位于细胞核里的染色体上，大量的基因排列在染色体的双螺旋结构上。其实，线粒体中也含有少量的遗传物质—线粒体DNA。而且我们还知道，一个人类生命的诞生，首先是从父亲的精子与母亲的卵细胞结合开启的。换句话说，线粒体这种细胞器来自母亲的卵细胞，而不是来自父亲的精子（其实父亲的精子里也含有少量的线粒体DNA，但是在受精过程中“舍身取义”，被分解掉了）。因此，线粒体DNA是孩子从自己的母亲一方继承下来的。于是，分子生物学家可以通过比较人们的线粒体DNA，分析人们之间母亲一系的亲疏远近，进而追溯人们母亲一系的祖先情况。

论文作者丽贝卡·卡恩从世界各地不同人群的人体胎盘中搜集了147份线粒体DNA样本。之所以选择人体胎盘提取材料，是因为胎盘里含有丰富的线粒体DNA。丽贝卡·卡恩发现，通过所有样本的线粒体DNA追溯其所有者的母亲，最后都汇聚到唯一的一位女性祖先那里，不论现在拥有线粒体DNA的人居住在世界的哪一个角落，他们都是这位女性祖先的后代。

当时的媒体借用《圣经》中最早的人类女性夏娃的名字，把这位女性祖先叫作“线粒体夏娃”。关于这位线粒体夏娃，丽贝卡·卡恩从遗传物质里读出了很多信息。

比如，线粒体夏娃生活在地球的哪个角落？

如果我们向水池里丢下一块石头，荡起的涟漪会一圈一圈地向周围扩散。即使我们没有看到石头在哪儿落水，我们也能够根据水池涟漪的形状，判断石头落水的位置在这些涟漪的圆心。判断线粒体夏娃的生活地点，与通过涟漪判断石头落水位置的原理是类似的。

展开点儿说，人类的基因在每一代向下遗传的过程中，偶尔会发生基因突变，使后代与祖先的基因略有不同。从原理上说，后代与祖先间隔的辈分越多，基因突变所导致的遗传差别就越大。如果我们假定远古时期每一代人类的寿命差不多长，那么可以粗略地认为，后代距离祖先的时间越久，积累起来的遗传差别就越大，最外圈的“涟漪”与最中央的“涟漪”的遗传差别最大。

线粒体DNA的遗传过程就是如此。一代代母亲把自己的线粒体DNA传给孩子，这个过程中也会发生基因突变，于是后代就具有了各自的基因多样性。根据现代人群各自的基因多样性的比较，分子生物学家不仅可以判断现代人群之间的亲疏远近，还可以回溯他们的女性祖先的生活地点和生活时间。

丽贝卡·卡恩发现，现代人群的基因多样性并不是一样的，非洲现代人的基因多样性最丰富，亚洲现代人和欧洲现代人次之，美洲现代人的基因多样性最少。这个现象不仅可以让她判断不同现代人群之间的亲疏远近，还让她了解到，现代人群具有一个共同的女性祖先，这位祖先的生活地点，就在基因多样性最丰富的那个人群生活的地方—非洲大陆。引发层层涟漪的那块石头（女性祖先），最初是落在非洲的。

那么，这位全人类共同的老祖母—线粒体夏娃，生活在什么年代呢？

在揭晓答案前，读者们不妨猜一猜，老祖母生活在距今500万年前、距今100万年前、距今50万年前还是距今10万年前？哪一个数据最接近事实呢？

人体的基因突变虽然很罕见，但从长期来看，突变发生的速率基本上是固定的。每一代人与上一代人相比，平均有30个左右的基因会发生突变。线粒体DNA的基因数量远比细胞核里染色体上的基因数量要少。只要我们知道了基因突变发生的速率，然后估计出每一代人与上一代人的年龄差，就可以计算出那位线粒体夏娃生活的时间。

丽贝卡·卡恩在论文中估计的线粒体夏娃生活的时间是距今14万年前。

我们今天所有现代人都是距今14万年前生活在非洲的一位女性祖先的后代。

别误会，这并不是说距今14万年前地球上只有一位女性人类生活着，当时一定还有很多女性生活在地球上，是我们这位线粒体夏娃的“闺蜜”，只是很遗憾，这些闺蜜的女性后代都没能延续到今天。

打个比方。假设在1400年前的唐朝都城长安附近有个小村庄，里面住着10户人家，每家都有自己独特的羊肉泡馍配方，而且配方传女不传男，掌握在每家主妇的头脑中，由母亲通过口头的方式传给女儿。在这1400年的漫长岁月中，某些家庭在某一代也许只生了儿子，没有生女儿，于是这些家庭的羊肉泡馍配方就彻底失传了。最后只剩下一家不仅代代有女孩出生，她们还一直保留着祖先的羊肉泡馍配方。即使这些女孩出嫁，也会带着自家的羊肉泡馍配方，并传授给自己的女儿。当然，由于个人口味不同，或者原材料发生变化，某些代的女人也许会对配方略做改动，不同代的主妇锅里的羊肉泡馍味道可能会不太一样，不过她们可以保证，锅里面都是羊肉泡馍，而且保留了最原始的配方的一些成分。

线粒体夏娃，就是生活在1400年前的唐朝小村庄里掌握着配方的那位主妇；羊肉泡馍的配方，就像是线粒体DNA；配方的改动之处，就像是基因突变之处。

“夏娃”已经找到了，我们还能找到“亚当”—现代人类共同的男性祖先吗？

能，只是稍微有点儿难。中学课本告诉我们，人的性别是由性染色体决定的，女人的性染色体是两条X染色体，而男人的性染色体是一条X染色体和一条Y染色体的组合。人体内的线粒体DNA是“传女不传男”的，而Y染色体的基因恰好是“传男不传女”的。因此，要追踪全体现代人的共同男性祖先，就要从Y染色体上的基因入手。不过，Y染色体上所含有的遗传物质比线粒体里所含有的遗传物质庞大很多，分析里面的基因更加困难，尤其是在20世纪的生物科技条件下。

于是直到2000年，也就是在线粒体夏娃被发现13年后，科学家才找到了“Y染色体亚当”。与线粒体夏娃一样，这位现代人类的共同男性祖先也生活在非洲大陆，而且他与非洲的一个族群—科伊桑人的基因最接近，这说明他曾经生活在科伊桑人的一个远古的群体中，时间是大约6万年前。

与线粒体夏娃的情况类似，Y染色体亚当生活的时代，也有很多其他男性“哥们儿”生活着，只是这些哥们儿都没能留下男性后代到今天。

现在，我们该回到周口店北京人的话题上了。根据以上分子生物学的发现，人们会得到一个重量级的推论：周口店北京人并不是现代中国人的祖先。

此话怎讲？因为周口店北京人的生活时代太久远了，远比线粒体夏娃和Y染色体亚当更加古老。

为了获得周口店北京人的年代数据，科学家最初从地层和地层里含有的古生物化石入手。观察一下野外山间或河边的陡崖，我们会发现，岩石和土壤都是层层叠叠的。这是因为不同层的岩土是在不同时期形成并沉积下来的。一个地质学里的一般规律是，年代久远的地层会被埋在下面，年代较近的地层会分布在上面。这在地质学上叫作“地层层序律”。不同地质历史时期生活着不同种类的动植物，它们死后就会与同时代的岩土共同形成地层。一般来说，古老的动植物遗骸会分布在古老的地层里，而较新的动植物遗骸会分布在较新的地层里。这个规律叫作“化石层序律”。这两个规律是判断一种生物（包括古人类）生活年代的重要手段。

20世纪70年代末，科学家仔细研究了周口店北京人遗址的地层分布，以及地层里包含的生物化石。在周口店北京人生活的时代和区域，还生活着各种各样的古生物，比如很古老的剑齿虎、中国貉、周口店犀、三门马、居氏大河狸，不太古老的纳玛古菱齿象、燕山犀、肿骨鹿、洞熊、中国鬣狗，以及较新的物种如狼、褐熊和许多小型啮齿类动物等。根据这些信息，科学家判断，周口店北京人生活的时期在距今50万—40万年前。

到21世纪，科学家有了更加先进的测年手段，他们可以用化学上的同位素含量来测年。所谓同位素，是指原子核里质子数相同而中子数不同的元素互为同位素。例如，氧元素有氧16、氧17和氧18三种同位素，数字代表了所含有的中子数。有些同位素有放射性，在动物死亡后，体内的某些同位素会稳定地转变成其他同位素。于是，科学家可以根据死亡动物遗骸中的同位素比例来推算动物生活的年代。

科学家采集了周口店北京人遗址里的岩石和石器样品，经过反复测定同位素，得出结论：周口店北京人最早生活的年代在距今77万年前，数据误差8万年。距今70多万年前，地球正好处于一个相对寒冷的时期，因此人们对周口店北京人对寒冷环境的适应能力以及他们人工取火的能力有了更高的评价。

在周口店北京人遗址中发现的最晚的古人类活动痕迹，是在距今23万年前制造的。也就是说，从那个时代往后，周口店北京人就从周口店永远地消失了。

周口店北京人生活在距今77万—23万年前，而现代人的共同女性祖先生活在距今14万年前，共同男性祖先生活在距今6万年前，他们之间没有时间交集。根据这些年代数据，周口店北京人就不可能是我们现代人的祖先，他们的后代没能存活到今天。

分子生物学的人类进化观点被称为走出非洲假说，它挑战了多地区起源假说和后续的连续进化附带杂交假说，我们可以把支持前者的学者们称为“基因派”，他们与化石派在人类进化上孰是孰非呢？

不同领域的科学家还在唇枪舌剑。分子生物学家要想真正驳倒那些坚持多地区起源假说或连续进化附带杂交假说的古人类学家，就必须对后者提出的证据做出自己的合理解释，特别是对于铲形门齿和石器演化这样的关键证据。反之，坚持多地区起源假说或连续进化附带杂交假说的古人类学家要想驳倒分子生物学家，也要对后者的DNA研究结论提出不同的解释。

本书的宗旨是从基因的角度来揭示中华文明的历史，探寻我们的祖先和他们的隐秘故事，因此本书将重点介绍分子生物学对于化石派假说证据的反驳。在反驳之前，我们需要先了解一下古人类几百万年进化的主要阶段，这样才能知道两派科学家争论的到底是哪个阶段的人类进化。

最初的古人类是南方古猿，他们是从非洲大陆上古老的森林古猿进化而来的，出现的时间在距今700万—500万年前。南方古猿的脑容量为500毫升左右，骨骼特点显示，他们开始笨拙地站立起身体，两足行走，这是科学家区分人类和其他猿类的最重要特征。在那个时代的非洲，可能生活着几种类型的南方古猿，他们中的一种是人类的直系祖先。

到距今300万—250万年前，一种脑容量达到800毫升左右的“新”古人类出现了，由于他们能够制作和使用最早的石器，因此被命名为“能人”。最有名的能人化石是“露西”，这是一具成年女性的骨骼，于1974年出土于埃塞俄比亚。古人类学家以当时披头士的一首流行歌曲的歌词将她命名为“露西”。我们在前文中提到的古人类制作的第一模式的石器，很可能就是由能人首先发明、制作的。

随着古人类石器加工技术的日趋精细，高能量的动物性食物在食谱中的比重增大，距今约200万年前，能人进化为直立人。

直立人虽然是能人的后裔，但两者的脑容量和身体的尺寸差距颇大。和能人相比，有些直立人的脑容量大了50%，身高也高出将近30厘米。依靠两只脚，直立人能够奔跑，当一群直立人集体出动时，他们甚至可以猎取大型动物。到直立人阶段，古人类终于可以长途远行，走出自己徘徊了几百万年的故乡—非洲大陆了。他们也的确在诞生后不久就出现在了临近的亚洲西部。换句话说，除了非洲大陆外，任何其他大陆都没有早于距今200万年前的古人类踪迹，有的只是远古猿类和猴类。

非洲境外年代最早的直立人遗址位于格鲁吉亚，这种直立人被命名为“格鲁吉亚人”，属于早期直立人，和能人身高相仿，均为150厘米左右，脑容量却比多数能人更大，他们生活的时代为距今约180万年前。必须指出的是，格鲁吉亚人可能是目前发现的最早会使用火的古人类。

当70多万年前直立人的一支终于跋山涉水来到周口店时，他们其实已经处于直立人进化的晚期阶段，脑容量增加到了1100毫升左右（现代人的脑容量平均为1350毫升）。周口店一带背靠峰峦迭起的西山山脉，面临广阔肥沃的华北平原，又有周口店河从山脚下汩汩淌过，地理条件非常优越，这一切吸引他们停止了前行的脚步，留恋于此。这一停，就是几十万年。

对于直立人是第一批走出非洲、走入东亚的古人类的说法，不论是化石派还是基因派都是认可的，两派科学家对于这一点没有分歧。

人类进化的脚步并未停止，距今30万—20万年前，古人类发生了一场影响深远的重大变革—他们的脑容量急剧增加，智力突然发达起来，直立人开始进化为智人。“智人”，就是“有智力的人”。智人远比他们的祖先聪明，他们制作工具的技能更高超，语言的交流更丰富，也能沟通复杂的意念与表现复杂的行为形态。他们已经有能力更多地猎取动物。现代人就属于智人之列，你、我都是智人。

智人是由直立人进化而来的，对于这一点，两派科学家也没有分歧。他们的分歧在于：不同地区的智人到底是由非洲直立人进化并扩张而来的（见图1–1），还是分别从本地区的直立人进化而来的（见图1–2）？