新科技系列<4>獨特的“DNA簽名”
當個精子非常辛苦，他們要遊過很長的距離，才能到達輸卵管，然後利用鞭毛擺動產生的扭力，鑽過卵子表面膠狀的外層。卵子分泌的黃體素（progesterone）能作為一個訊號，使精子改變行為，從原本平順地搖擺鞭毛泳動，轉為激烈地彈擊。但這中間的詳細機制，仍是未知。現在，科學家確切指出黃體素作用於精子表面的蛋白，這項新發現或許能開發「非荷爾蒙」的避孕藥。
十年以來，科學家推測，卵子分泌的大量黃體素，對精子而言是種訊號，使他們能改變鞭毛的行為，產生足夠的扭力鑽過卵子表面。因為精子的反應只在幾秒內發生，所以科學家有足夠的理由猜測荷爾蒙受器蛋白位在精子表面，而非細胞內。全世界只有少數研究室有這樣的技術。
研究發現人類精子有獨特“簽名” 讓卵子受孕。英國科學家在人類精子中發現了一個獨特的“DNA簽名”，這也許充當了打開卵子受精和觸發新生命之鎖的金鑰匙。研究人員發現，精子會寫入一個僅能由同一物種卵子才能識別的DNA簽名，如此該物種才能受孕。此項發現也許可用來解釋一個物種是如何形成其獨特遺傳特性的。
英國里茲大學的大衛·米勒博士、大衛·埃勒斯與布拉德福德大學的馬丁·布林克沃思博士在該項研究上進行了合作。埃勒斯稱，在哺乳動物的精子中發現的這種此前從未被認識到的DNA簽名包裝，也許對卵子的成功受精和胚胎發育來說是至關重要的，而且這也可能是古人類的起源。
研究人員表示，如果沒有這把鑰匙，受精就不會成功；抑或即便受精成功，發育也無法正常進行。值得注意的是，發生在人類精子DNA包中的紊亂已知會造成男性不育症或是妊娠失敗。這種“一把鑰匙開一把鎖”的機制還有其他深刻影響。它不僅解釋了為什麼一些男性會產生不育的精子，也說明了不同物種是如何進化和保留其自己的身份的。
米勒博士表示，到目前為止，醫生們一直無法瞭解特發性男性不育症的原因，此項研究為瞭解為什麼一些精子會出現失效或無法正常運行的情況提供了一個合理的解釋。如果將一個精子細胞的DNA進行釋放和拉伸，其實際長度將超過1米。為了適應精子細胞頭部的微小空間，這些DNA就需要非常緊密地纏繞或包裹在一起
埃勒斯博士解釋說，在精子細胞中，DNA的包裝具有確定的模式。研究發現，這種模式在具有生育能力的毫不相干的男性中都是一樣的，但在無法生育的男性精子中則是不同的。這就意味著，DNA包裝與男性生育力之間具有非常明顯的直接相關性。
因此，在開放構造中的DNA區域要比緊密構造中的DNA區域更易受到毒素（如香煙煙霧或某些抗癌藥物）的侵害。這也可能意味著，引發精子遺傳損害的任何可能都會對胚胎發育造成重大影響。此項發現也有助於解釋為什麼跨物種之間的繁育幾乎無法成功。兩個物種之間的“鎖”和“鑰匙”無法匹配，因此要孕育出後代就無法實現。
研究人員認為，同樣的機制也必定在人類的進化進程中發揮了作用。在人類的古代歷史中，尼安德特人和現代人共存了數千年。這兩個密切相關的物種間的性行為是無法排除的，但沒有證據表明，在我們的DNA中有任何這種交配的殘留物。雖然他們之間可能曾有過後代，但這些後代都無法存活太久；即便這些後代活了下來，他們也無法繁育。
最初，上帝創造了天與地。現在，基因學將指向一位“科學亞當”。顯微鏡下的DNA線索，將把地球上的所有人聯繫到一個人身上，他是我們共同的祖先。這位祖先的DNA存在於今天地球上每個人的身上。數億人有著一個共同的祖先，這的確讓人難以相信。因此在全球一半以上人口的信仰中，亞當成為了一個關鍵人物。
國家地理學會的遺傳學家斯班瑟.威爾斯，將帶領我們尋找科學亞當，揭示他竟能成為地球上所有人祖先的原因。我們該如何理清這根經歷了無數世代的漫長鏈條呢？這根鏈條，一直通向了人類家族之樹的最根部。要解決這個問題，必須有一台時間機器，基因的時間機器。遺傳學家已經發明了這樣的工具，一種按DNA追溯過去的方法。
是什麼把他們與科學亞當聯繫在了一起？是他們的DNA。大多數人的DNA是來自所有祖先的混合體，這使得我們每個人都與眾不同。但是，有一部分基因密碼幾乎永遠不變，即Y染色體，這是只有男子才具備的特殊DNA。它就像人的姓氏一樣，由父親直接傳給兒子。染色體將今天的男性和過去的男性聯繫了起來。這根小小的DNA鏈可以讓我們跨越時空，回到過去。
“基因的時間機器”它能否將今天的數十億人、歸結到一個共同的祖先？國家地理學會的遺傳學家斯班瑟.威爾斯相信答案是肯定的。Y染色體可以讓今天的男子、找到他們共同的祖先。關鍵是要找到“超級祖先”，即在眾多人身上留下他們基因印記的人。他們就像一個個分枝點，無數的枝杈，最終將歸結到一個人身上。遺傳學家可以沿這顆樹逐步向下追查，直到找到最終的頂點——“科學亞當”。一位超級祖先把他的DNA傳給了數以百萬的人，他的後代無處不在。甚至能在三藩市的一間酒吧裏找到他們。
在海灣觀景船俱樂部、是一個蒙古移民群體的聚會場所。這裏的人都有一個不尋常的信念，堅信自己是偉大的蒙古大帝成吉思汗的後代。這聽起來很可笑，就像所有美國人都認為、他們是喬治.華盛頓的後代一樣。但如果這種說法是真的，他們就有著一位生活在古代的共同祖先。我們尋找亞當的工作邁出了第一步。
成吉思汗是人類歷史上最著名的人物之一。8個世紀前，他統治著世界上最龐大的一個帝國。三藩市一間酒吧裏的幾個人，與這樣一位偉大人物存在親緣關係的可能性到底有多大？但威爾斯帶來了意想不到的消息。他已經找到了其中兩個人與成吉思汗有關係的證據。
大多數情況下，Y染色體就像人的姓氏一樣，從父親直接傳給兒子。但有時也會發生微小的變化。就像人的姓氏拼寫也會發生變化一樣。男子的Y染色體常會發生一種無害的變異。他的所有兒孫都將繼承這種變異，它就像一種品牌，是所有後代的一種標誌。威爾斯正是由此發現有1600萬人都存在著親緣關係，他們的Y染色體顯示了同樣的變異。這說明，他們都有一個共同的祖先，一位元中亞地區的“超級祖先”。
這位“超級祖先”到底是誰？這種變異集中在一個地區，蒙古。研究人員追溯到了近1000年前。科學家相信，他一定是一位權勢人物，有很多子嗣。而所有這些線索都指向了一個人，成吉思汗。成吉思汗的帝國西起哈薩克斯坦，東至朝鮮，他建立的王朝延續了很多代。他的兒孫擁有傳播他的Y染色體的權力和地位。他的軍隊曾橫掃中亞，所向無敵，據說還經常擄掠那裏的婦女。由此導致的後果，便是有了更多攜帶成吉思汗Y染色體的後代，其他男子的血統被徹底破壞。成吉思汗的DNA已經隨他、埋入了一個無人知曉的墳墓，但他的Y染色體變異，卻保留在今天的每一個後代身上。
早在遺傳學問世前幾千年，《聖經》創世紀就告訴我們，有一個人是我們共同的祖先。《聖經》沒有具體描述亞當的模樣，只是說，他是按上帝的模樣、用塵土創造的。然後，上帝用亞當的肋骨創造了第一個女人，夏娃。上帝給了他們一個家，伊甸園。但不久，在一條蛇的引誘下，亞當和夏娃偷吃了禁果。他們被逐出了天堂。亞當和夏娃開始生兒育女，《聖經》中稱，這個家庭、最終發展成了一個包括我們所有人的大家族。《新約聖經》中的《路加福音》一代一代、列出了亞當的家族之樹。但今天，在研究這一家族樹上的人物時，我們發現，《聖經》中所記述的亞當家族成員大多都已消失得無影無蹤。
但仍有一位引人關注的歷史人物：所羅門，以色列第三位國王。即使在今天，仍有人聲稱自己是所羅門的直系後代，這就是埃塞俄比亞皇室。1974年，埃塞俄比亞皇帝塞拉西被推翻，皇室流亡海外。我們找到了一位王子，他同意參加我們的研究，但有一個條件，不能透露他的身份，他擔心會因此被指控企圖利用與所羅門的關係復辟。
王子進行了一次秘密的DNA測試。結果是令人振奮的。王子的Y染色體變異證實了他的說法，他的祖先的確來自中東地區。但顯然這還不是充足的證據。成吉思汗有1600萬個後代，而所羅門的後代中，我們只找到了一位埃塞俄比亞王子。我們無法再找到更多的證據。這次試驗表明，要查明《聖經》中的家族樹的確很困難。它是一本宗教書籍，而不是化石證據。
在希伯萊語中，“亞當”的另一個意思是人民，《聖經》讓我們認識了亞當。但要找到科學亞當，需要現代基因技術。如果成功，我們就可以把今天的所有人、都追溯到一個科學亞當身上，甚至還能找到他的故土。人類在不斷遷徙，他們最後的定居地，往往會遠離世系開始的地方，家族樹的頂端也就變得錯綜複雜。為了更清晰地描繪我們的家族樹，威爾斯和國家地理學會以及IBM公司合作，共同開始實施一項名為“基因圖”的計畫。
這是一項規模浩大的工程，需用花費幾年時間。威爾斯和他的同事走遍了全球各地，從澳大利亞土著居民、一直尋訪到南美的原始部落。威爾斯已經可以只根據Y染色體、說明某些人的來源了。此外，他還意外地發現了美國歷史上最著名的一位人物的背景。他就是美國的第三任總統，湯瑪斯.傑弗遜。
對傑弗遜Y染色體的研究，已經讓我們大吃了一驚。這位白人總統傑弗遜的Y染色體變異看起來不像歐洲人。要找到真相，威爾斯還需要採集另一份DNA樣本。為此，他來到了找到與這位美國國父關係最密切的一位後代奧汀.傑弗遜。奧汀.傑弗遜不僅繼承了美國國父的姓氏，也繼承了他的Y染色體。傑弗遜的Y染色體表明他不是來自歐洲，而是來自中東，即現在的黎巴嫩和敘利亞。傑弗遜或許看起來像歐洲人，但他的Y染色體，卻說明瞭截然不同的情況。這表明，我們的外表並不能真正說明我們來自何方。
由此，人們不得不對傳統的亞當形像產生懷疑。多年以來，藝術家們一直把他刻畫成歐洲人。利用研究成吉思汗時的技術，威爾斯可以將這種變異聯繫到另一個至為關鍵的共同祖先身上。他被稱為M9，生活在大約4萬年前。這個人可能是現在近半數人的共同祖先。
在發明有效的DNA檢測技術之前，我們對人類過去的瞭解，幾乎全部來自化石。但這種瞭解是不完整的，最古老的人類化石來自非洲，中東曾發現了早期人類化石，亞洲也發現過史前人類遺址。化石證據表明，人類可能起源於三個地區：亞洲、中東和非洲。
威爾斯希望找到三個地區人類的交叉、融合點。究古代貿易路線，他發現了一個可能的地點，這就是位於肯雅沿海的帕泰島。這是一個神秘的地方，奇特的遺址似乎與非洲格格不入。遺址可能是伊斯蘭教的，墳墓和中國的樣式非常相似。這裏人的面孔看起來也各不相同。有些人膚色較淺，像歐洲人，有些像阿拉伯人，還有些人的眼睛像亞洲人。很多個世紀以來，這裏彙集了來自世界各地的商人，歐洲、中東，甚至中國。
威爾斯採集了25個當地人的樣本。DNA分析表明，帕泰島上的人來自世界各地。他們的祖先分別來自非洲、歐洲、阿拉伯、印度，以及富饒的中東。小小的帕泰島上基因變化的豐富程度，甚至超過了很多國家。這些樣本還說明了一個關鍵的情況，他們全都指向一個新的超級祖先。
雖然他們的Y染色體來自世界各地，但幾乎都有一個共同的特性，一種被科學家稱為M168的特殊變異。事實上，地球上的所有男子都有這種變異。成吉思汗和三藩市酒吧裏的蒙古人有，湯瑪斯.傑弗遜有，威爾斯自己也有。近30億人擁有這種變異，這就意味著，他們都有一個共同的祖先。這是一個令人震驚的發現。成吉思汗的後代有上千萬，但首先具有這種基因變異的男子，卻有數以億計的後代。我們已經接近了家族樹的盡頭，會是這個人嗎？M168是亞當嗎？
在肯雅的帕泰島，斯班瑟.威爾斯發現，有一個人是個特例。他的Y染色體沒有這種變異，這是一個非常重要的線索。而且他不是唯一的一個，還有一些人也不是M168的後代。已經接近了樹根，但還不是最根部。帕泰島上這個與眾不同的人的Y染色體，為我們解開謎團提供了最後一條線索。
這個人的血脈起源於東非或南非，通過將他的Y染色體、與世界其他地區男子的Y染色體進行對比，我們得到了一個重要的發現。這些源於非洲的變異，出現在了今天世界上每一個男子的Y染色體中，這就是我們一直在尋找的普遍變異。沿著DNA的軌跡，我們終於追蹤到了家族樹的盡頭。每個分枝都指向了同一個人，同一個Y染色體。可以肯定，曾有一個人、賦予了今天的所有男子生命，他是我們的最終超級祖先，他就是科學亞當。
威爾斯相信，非洲Y染色體的模式表明，他的出生地應該在東非的大裂谷地區附近，可能是坦桑尼亞或埃塞俄比亞。他認為，這裏就是科學亞當的家鄉，是他的伊甸園。通過基因技術可以推斷他出生在大約6萬年前。聽起來很古老，但這意味著，我們對共同祖先的研究、不會把我們帶回到猿人時期。或者甚至更早的史前直立人時期。與數億年的人類進化史相比，亞當距離我們已經很近了。
我們第一次可以在科學的基礎上、對亞當進行重新描繪了。有一個人可以在沒有頭骨的情況下修復亞當的面部。弗蘭克.本德自稱“已分解者的重塑者”，他是一位法醫學家，是一位能讓死者複生的專家。亞當的頭骨已經無法找到，不過，本德將在與之最相近的頭骨基礎上進行重塑。
加里.索耶是一位史前人類面部重塑專家，他認為，這個在卡夫薩發現的頭骨應該與亞當很相近。卡夫薩頭骨距今大約10萬年，亞當的頭骨應該比它現代得多。本德必須推測出數萬年的人類進化、會對卡夫薩人的外表產生什麼影響。
首先，他利用他的法醫技術，推測卡夫薩人的外表。本德可以根據他的頭骨結構，推斷出他的特點。頰骨的形狀、下顎的線條、鼻子的寬度、以及下巴的大小。卡夫薩人距今10萬年，為了重現亞當的面部，本德必須將時間推後4萬年。隨著人類的不斷進化，我們的頭骨也在不斷變化。眉骨收縮，前額變得更垂直，下巴更突出。亞當應該處於卡夫薩人與現代人之間。
為了找到中間點，他希望找到血緣與亞當最接近的人。威爾斯知道應該去哪里找。東非有一個幾乎無人知曉的部落，叫作哈特紮比。他們的DNA幾乎可以直接追溯到亞當。通過他們，我們可以猜測亞當的模樣。科學亞當的面部形狀，應該介於卡夫薩古人和這些人之間。?
電腦對相隔10萬年的兩組面部資料進行對比，然後找到中間點，即亞當的面部形狀。但哈特紮比人更能說明科學亞當可能的相貌。他們讓我們有機會進入他的世界，發現是什麼原因、使亞當和他的後人脫穎而出，孕育了今天地球上的所有人。
Y染色體變異表明，亞當出生於大約6萬年前。這是人類歷史上的一個特殊時期，一個危機時刻。科學家們認為，當時人類正處於滅亡的邊緣，整個人口下降到只有大約幾千人。但就是從危難當中，人類開始了驚人的發展。藝術開始出現，工具變得更加先進。這種新的能力和創造性，使我們人類最終佔領了地球。人類自身發生了重大的變化，引發這種變化的原因仍是一個迷，但它似乎就發生在亞當出現以後。
一個人如何能改變整個種族？威爾斯提出了一種觀點，這是一個極端而富有爭議的觀點。他認為，亞當或許是第一個像我們一樣、具備思考能力的人，是第一個真正的現代人。要證明自己的觀點，威爾斯就必須找到證據。作為人，哈特紮比人和我們一樣現代；但做為一個社會，他們選擇了維持早期現代人的生活方式，即亞當的生活方式。哈特紮比人以採集狩獵為生，在這種環境中生存是一項特殊的挑戰。威爾斯認為，他們賴以為生的這些技術，很可能就是亞當的發明。
發明創造是我們人類成功的關鍵，但要增強這種智慧，還需要另一種獨一無二的技巧：語言。威爾斯相信，亞當或許具備了一種新的能力，能夠使用複雜的語言。令人吃驚的是，哈特紮比人可以向我們展示亞當是如何說話的。他們所使用的，是地球上最複雜的語言之一。除了常見的輔音外，他們還使用卡嗒、卡嗒的合音。他們的語言比大多數現代語言都要複雜得多，這表明它已經延用了很長的時間。英語大約有30個不同的發音，他們的語音超過100個。科學家們認為，人類最初開始說話時，可能就像這樣使用卡嗒音。
科學無法解釋亞當為什麼會與眾不同，和他同時代的還有其他男子，但經歷了漫長的歲月之後，所有其他男子的血統都中斷了，也許有的人只有女兒，或者根本沒有孩子。他們的Y染色體徹底消失了。只有亞當的血統保存了下來。來看看亞當是如何成為我們所有人共同的祖先的。
大約6萬年前，亞當出生了。他聰明好學，很快就成為了部落首領。他的語言能力，使他卓爾不群。他可能發明了新的、更致命的武器，也可能設計了新的狩獵策略。在對家族、對部落的貢獻上，他遠勝於其他人，這使他非常受女士們的青睞。他的孩子比其他人都多。他的兒子們不僅繼承了他的智慧，也繼承了他的Y染色體。和成吉思汗及其子孫一樣，亞當的Y染色體開始四處傳播，亞當的智慧使他的子孫具備了離開非洲、分散到世界各地的能力。
大約5萬年前，人類開始從非洲向外擴張。有一部分人在那段時間開始離開，而且很快就到達了像澳大利亞這樣遙遠的地方，或許只用了幾千年時間。幾千年不過是彈指一揮間。威爾斯最終找到了科學上的亞當。他不是《創世紀》中上帝創造的那個人，但現在，在《聖經》問世幾千年後，科學證實了這個故事的本質，的確有一個人，他的DNA存在於今天地球上每個人的身上。
他的伊甸園，很可能在東非。人類並非從他開始，只是在他之後，我們才成了真正的現代人。科學亞當將今天的所有人聯繫在了一起。從波諾、到納爾遜曼德拉，從老虎伍茲、到大衛.貝克漢姆.....
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