《分子人类学基本原理与应用》：一部国内鲜见的分子人类学领域总结性著作！

韦兰海李辉金力蒙古史与元史学术兀鲁思 2023-09-19

收录于合集

“ 分子人类学是人类学进入现代科学研究阶段的开端，是现代生物学和遗传学在人类学领域的核心应用。本书基于作者所在团队在分子人类学领域30多年研究与对学科逻辑的理解，对分子人类学这一新兴学科的基本原理和应用进行了总结，可供分子人类学、人类遗传学、生物人类学、民族学、历史学及其他相关领域的研究者参考。号主诚挚推荐此书，希望历史学界可以重视基于分子人类学的历史学研究！”

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本书概况

《分子人类学基本原理与应用》

作者：韦兰海、李辉、金力

出版社：上海科学技术出版社

出版时间：2022年10月

页数：256页

开本：16开

装帧：精装

定价：178.00元

丛书名：分子人类学研究丛书

ISBN：978-7-5478-5894-3

作者简介

韦兰海（1984—），出生于广西柳州，内蒙古师范大学民族学人类学学院教授。毕业于复旦大学，获人类生物学博士学位。曾任职于厦门大学社会与人类学院。主要研究领域为人类遗传学、民族学人类学、历史人类学和语言人类学等。发表中英文论文20余篇，出版两部专著。

李辉（1978—），出生于上海，复旦大学生命科学学院教授、博导，现代人类学教育部重点实验室主任，亚洲人文与自然研究院院士，复旦大同中华民族寻根工程研究院院长，中国人类学民族学研究会常任理事，中国人类学学会理事，上海人类学学会常务副会长。主要研究分子人类学，从DNA探索人类起源与文明肇始，被Science以《复活传奇》为题专版报道，应邀在联合国总部做文明起源报告。在Science、Nature、PNAS等期刊发表论文290多篇。出版《Y染色体与东亚族群演化》《人类起源与迁徙之谜》等科技著作，《岭南民族源流史》等史学著作，《茶道经译注》《道德经古本合订》等哲学著作，《自由而无用的灵魂》《谷雨》等文学著作，翻译过《夏娃的七个女儿》等科学名著。

金力（1963—），中国科学院院士，复旦大学校长、教授、博士生导师。德国马普学会外籍会员、中国遗传学会副理事长。主要研究方向为医学遗传学及遗传流行病学、人类群体遗传学和计算生物学。近年来承担多项国家重点研发计划、国家科技支撑重点项目、国家自然科学基金委创新群体、上海市市级科技重大专项等研究项目，在Nature、Science、Cell等国际重要学术刊物发表论文800多篇。任Phenomics杂志主编，牵头发起人类表型组国际大科学计划。获国际人类基因组组织（HUGO）卓越科学成就奖、国家自然科学二等奖（2次，第一完成人）、谈家桢生命科学成就奖、何梁何利基金科技进步奖等奖励。

内容简介

分子人类学是人类学进入现代科学研究阶段的开端，是现代生物学和遗传学在人类学领域的核心应用。本书基于作者所在团队在分子人类学领域三十多年的研究以及对学科逻辑的理解，对分子人类学这一新兴学科的基本原理和应用进行了总结。首先，对分子人类学的诞生过程、各类遗传标记、测序技术、数据分析过程、解决科学问题的方法论以及此前研究得出不完善或错误结论的原因等议题进行了说明。其次，描述了分子人类学在古今人群起源演化过程、语系集团人群演化过程以及其他相关学科领域的应用前景。最后，讨论了分子人类学出现以来关于东亚地区智人不同分支群体演化过程的一些探索和进展。本书可供分子人类学、人类遗传学、生物人类学、民族学、历史学及其他相关领域的研究者参考。

编辑推荐

分子人类学诞生至今，取得了一系列研究成果，尤其是在人类起源演化历史方面获得了不少突破性进展，在学界和公众中产生了较大的影响，但也存在错误或有偏差或者有待细化的阶段性研究成果，引起了不少争议。为此，本书作者团队基于30多年的研究成果，对分子人类学的基本原理和当前的进展进行总结，以期在满足对本领域感兴趣的学者和公众需求的同时，促进学科更好地发展。

第1章分子人类学概述

1.1 引言

1.2 人类学与生物人类学

1.3 人科物种的演化与现代人类学的诞生

1.4 现代遗传学的兴起与遗传标记

1.4.1 现代遗传学的兴起

1.4.2 遗传标记的定义

1.5 分子人类学的诞生

1.6 分子人类学的基本理论及概念

1.7 分子人类学常用的DNA测试方法

1.7.1 第一代DNA测序技术

1.7.2 第二代DNA测序技术

1.7.3 第三代DNA测序技术

1.8 古DNA测试方法

1.9 分子人类学基本的数据分析方法

1.10 分子人类学的基本方法论

1.10.1 如何选择合适的DNA序列作为研究对象

1.10.2 如何构建DNA序列的系统发生树

1.10.3 如何计算一种DNA类型的分化和扩散时间

1.10.4 如何推测一种DNA类型的起源地和扩散路径

1.10.5 如何确定某一大类族群的父系/母系的特征单倍群

1.10.6 如何确定某一大类族群的主要常染色体遗传成分

1.10.7 如何研究体质特征的相关基因

参考文献

第2章各类遗传标记的相关研究

2.1 引言

2.2 经典遗传标记：各类血型和抗原

2.3 现代人类的常染色体遗传结构

2.4 不同地区人群的母系遗传结构

2.5 欧亚大陆东部人群的母系遗传结构

2.6 Y染色体的结构

2.7 人类Y染色体谱系树及其命名规则

参考文献

第3章分子人类学在人群起源演化历史方面的应用

3.1 引言

3.2 现代人类走出非洲并到达东亚的过程

3.2.1 相关的争议和进展

3.2.2 目前推测的走出非洲过程的4个阶段

3.2.3 父系谱系树的更新与现代人类到达东亚的过程

3.3 东亚以外区域人群的父系遗传结构

3.4 父系D-M174的扩散与相关人群的演化历史

3.5 父系C1-F3393的扩散与相关人群的演化历史

3.6 父系C2a-L1373的扩散与相关人群的演化历史

3.7 父系C2b-F1067的扩散与相关人群的演化历史

3.8 父系N-M231的扩散与相关人群的演化历史

3.9 父系O1a-M119的扩散与相关人群的演化历史

3.10 父系O1b-M268的扩散与相关人群的演化历史

3.11 父系O2-M122的扩散与相关人群的演化历史

3.12 父系O2-M117的扩散与相关人群的演化历史

3.13 父系O2-F122F444的扩散与相关人群的演化历史

3.14 父系Q-M242的扩散与相关人群的演化历史

3.15 父系R-M207的扩散与相关人群的演化历史

3.16 综述

参考文献

第4章分子人类学在语言集团人群演化方面的应用

4.1 引言

4.2 南岛语人群

4.3 侗台语人群

4.4 南亚语人群

4.5 苗瑶语人群

4.6 藏缅语人群

4.7 汉语人群

4.8 朝鲜族和日本人群

4.9 蒙古语人群、通古斯语人群和突厥语人群

4.10 乌拉尔语人群

4.11 古亚细亚人群

参考文献

第5章分子人类学在其他学科领域的应用

5.1 引言

5.2 个体识别与法医学应用

5.3 在民族学领域的应用

5.4 在历史学领域的应用

5.4.1 华夏民族和汉族的早期历史

5.4.2 少数族群的早期历史

5.4.3 信史时代的相关研究

5.5 在考古学领域的应用

5.6 在语言学领域的应用

参考文献

第6章关于现代人起源的研究进展

6.1 引言

6.2 关于尼安德特人的研究

6.3 关于丹尼索瓦人的研究

6.4 非洲和东亚人群基因组中其他远古人类的混合

6.5 石器技术的演化与人类的扩散

6.6 真人属内部人类种群的分化

6.7 “走出非洲，连续杂交”

6.8 东亚人类起源研究的相关展望

参考文献

索引

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本书前言

分子人类学是一门50多年来兴起的生物人类学的分支学科。其主要研究对象是人类全基因组、线粒体和Y染色体等遗传信息，也涉及与人类有伴生关系的生物（如马、牛、羊和致病菌等）。研究目的是解读有关人类物种和族群起源、民族和族群关系、族群与社会发展历史、群体遗传结构以及迁徙和扩散等人类学基本问题。

1967年，分子生物学家V. M. Sarich和A. C. Wilson利用血清蛋白的氨基酸序列计算了现代人类和非洲猿类的分离时间。这项研究被认为是分子人类学诞生的标志。在分子人类学发展初期，其研究对象以经典遗传标记（如GM血型等）为主。1987年，R. L. Cann等学者利用全球人群的母系线粒体DNA序列数据提出了著名的“非洲夏娃学说”，标志着分子人类学的主要研究对象转变为DNA序列，分子人类学从此进入学科快速发展的阶段。2015年，千人基因组计划公布了第三期（最终）数据集，标志着分子人类学进入以海量基因组为标记的新阶段。当前，研究海量基因组数据、大量古DNA数据以及逐渐普及的个人基因检测成为本学科领域的主要特征。

分子人类学诞生至今，取得了一系列研究成果，尤其是在人类起源演化历史方面获得了不少突破性进展，在学界和公众中产生了较大的影响，但也存在错误或有偏差或者有待细化的阶段性研究成果，引起了不少争议。为此，有必要对分子人类学的基本原理和当前的进展（以第一和第二阶段的研究为主）等进行初步的总结，以期在满足对本领域感兴趣的学者和公众需求的同时，促进学科更好地发展。

因此，我们组织编撰了《分子人类学研究丛书》。本书是其中之一，主要论及本学科的发展历程、基本概念、基本研究方法、当前主要研究进展以及未来的应用前景等。具体如下：本书第1章前7节概述了人科物种的演化历史、各类DNA遗传标记、分子人类学诞生的大致过程、一些基本概念、现代DNA和古代DNA测试技术。后两节较为详细地描述了分子人类学开展研究的基本方法。第2章概述了各类遗传标记的术语体系、变化规则以及相关研究成果。

在大部分时间里，人类社会都属于父系社会，而父系Y染色体很容易产生族群特异性和家族特异性的遗传支系。因此，在积累海量的全基因组和古DNA数据之前，父系Y染色体是研究人类演化、古代人群和现代人群演化历史的重要研究对象。为此，我们在第3章重点描述了欧亚大陆东部地区12类父系类型的起源、扩散过程以及相关人群的演化历史。

在第4章中，综述了当前人类学研究对于现代族群起源演化历史的整体认知。按照语言的分类将欧亚大陆东部的人群划分成10个人群集团，并逐一对其可能的始祖群体和混合路径进行了讨论。在第5章，对分子人类学的研究方法、产生的数据以及研究成果在其他学科领域可能的应用前景进行了描述，包括法医学、民族学、历史学、考古学和语言学等。

东亚地区现代人类的早期起源过程是一个富有争议的、引人入胜的议题。相关的争议共同推进了学科研究的深度和广度，展示了前所未见的复杂演化图景，极大地拓展了我们的认知。目前，在此议题上仍有很多可以讨论的话题。为此，我们在第6章进行了一些讨论。

本书中论及的各项研究进展是国内外兄弟单位、专家同行数十年长期共同努力的结果。谨在此向他们致以崇高的敬意！在数十年的研究过程中，大众对分子人类学的研究给予支持、提供生物样本以及家族起源历史信息等，这是分子人类学领域的研究得以开展、学科得以进步并最终能够为学界和公众做出贡献的最重要基础。在此也向他们致以崇高的敬意！

最后，本书所属的丛书得以立项，并成功获得2020年度国家出版基金资助，得益于上海科学技术出版社的大力支持。包惠芳编辑在过去数年中推动丛书的立项、基金的申请和书稿的编写进度，最后也为书稿质量的提升做出了很大的贡献。在此一并致以深切的谢意！

随着学科的发展，分子人类学的研究涉及的领域越来越多，而作者仅从事其中的少数几个领域。因此，本书有很多需要提升的地方，欢迎广大读者批评指正。

作者

2022年4月30日

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本书概述

1.1 引言
本章旨在对分子人类学的兴起过程、研究对象、测试方法和基本方法论进行简要概述。

近500万年以来人科动物的演化历史和现代人类的诞生过程是十分复杂的，化石人类学在这方面做出了基础性的贡献。由于化石的稀缺性，人科物种各分支的演化细节还有很多不清晰之处。现代遗传学兴起之后，基于分子遗传标记开展的研究也为揭示人科物种演化历史做出了一定的贡献。为此，我们对人科物种的分化过程、现代遗传学的兴起过程和常见的遗传标记进行了说明，这些遗传标记也就是分子人类学的主要研究对象。

分子人类学诞生后，近数十年间的研究成果在学界和公众中产生了较大影响，但也存在不少错误、偏差或者有待细化的阶段性研究成果，引起了不少争议。我们在第1.1到第1.4节对此进行了简单的讨论。在第1.5节的末尾，尝试罗列了分子人类学学科的主要研究内容。第1.6节则说明了分子人类学研究中经常使用的一些概念。

DNA测试技术的进步，对分子人类学这门学科的发展起着决定性的作用。在古DNA领域尤其如此，古DNA技术的突破往往也带来了我们对人类演化历史认知的巨大突破。古今DNA的综合分析是未来获得全面而精细的人群演化图景的关键。第1.7、第1.8节对此进行了综述。

分子人类学是一门新兴的学科，其研究方法、工具（如DNA数据的时空分辨率等）和研究理论体系都还不成熟，在很多方面还需要不断提升。尽管如此，目前已经形成了一些开展研究的基本方法。第1.9、第1.10节对此进行了介绍，包括如何设计一项研究、如何分析数据、如何利用其他学科的证据以及如何得出结论等。

值得说明的是，近数十年来，无数的学者共同推动了分子人类学这门学科的进步。我们在本章提到或者引用到的学者和著作只是其中很小一部分。如果读者对更多学者的研究经历和研究成果感兴趣，可以自行检索相关的资料。此前学界已出版多部与分子人类学有关的中文著作^[1-14]。此外，还有很多外文专著，如作为分子人类学鼻祖的L. L. Cavalli-Sforza的The History and Geography of Human Genes^[15]等。如果想对分子人类学涉及的其他学科的知识（比如生物信息学）、研究方法（比如绘制演化树的MEGA软件）和研究对象有更深入的了解，还需要阅读其他相关学科领域的著作。

1.2 人类学与生物人类学
人类学是一门历史十分悠久的学科。人类学以人自身及其文化为研究对象，研究人类个体和群体的起源和发展过程，以及人类创造的物质文化和精神文化的来源和演变规律。

▲图 1.1 人类学的学科分支

人类学有很多分支，通常把人类学分为文化人类学和体质人类学^[16]20-30两大类，如图1.1所示。广义的文化人类学又被称为社会人类学，包括民族学、考古学、语言学和社会学等分支，狭义的文化人类学与民族学等同^[17-20]。文化人类学从文化的角度研究人类的各种行为、人类文化各个要素的起源和发展变迁的过程，以及世界上不同地区不同民族文化的差异，探索人类文化各个要素的性质及演变规律。广义的体质人类学又被称为自然人类学、生物人类学，是对人类所有生物属性（如肤纹、骨骼、化石和生理特征等）进行研究和应用的分支，包括灵长类学、古人类学、人类形态学、人种学、法医人类学、人类肤纹学和分子人类学等^[21-23]。由于现代人类学的研究对象已经进入DNA以及细胞内部分子等层面，“生物人类学”一词更能囊括人类生物属性方面的所有要素，故而本书中更倾向于使用“生物人类学”一词。而狭义的体质人类学是指对人类的体质形态（如颅面特征）进行测量和研究的学科分支。

1.3 人科物种的演化与现代人类学的诞生

在分子人类学诞生之前，考古学和古人类学已经通过对古人类和古猿类的化石遗骸的研究，阐明了人科物种演化以及现代人类诞生的大致过程。

近年不断完善的灵长类基因组学研究使得我们更深入地认识了人科物种的系统发生关系（图1.2）^[24]。根据目前的分类，人科（Hominidae）包括猩猩亚科（红猩猩）和人亚科（大猩猩、黑猩猩、现代人）。在人亚科（Homininae）中，分化出了大猩猩族和人族（Hominini）。根据目前的古生物学发现，最早的人族物种是发现于非洲中部的沙赫人（Sahelanthropus），距今约700万年。人族的第二类物种是2000年发现于肯尼亚的千禧人（Orrorin），距今约600万年。千禧人的形态与黑猩猩很接近，而其大腿骨的形态甚至比晚200万年的南猿（Australopithecus）更接近人类[真人属（Homo）]。或许南猿并非我们的直系祖先，人类有可能从千禧人直接演化而来。地猿（Ardipithecus）发现于埃塞俄比亚，距今约500万年。这一类群的形态与黑猩猩更为接近，很有可能是黑猩猩的祖先。但是它们的牙齿与南猿的牙齿更接近，所以还难以判断其属于黑猩猩还是人类的分支。约400万年前，南猿出现了，发展成了人族物种中一个兴盛的类群，目前发现的依次有湖畔南猿、阿法南猿、羚羊河南猿、非洲南猿、惊奇南猿、源泉南猿，延续了大约200万年。肯尼亚平脸人（Kenyathropus）能否成为一个独立的属，目前还有争议。从南猿演化出了两个演化策略截然相反的类群：傍人（Paranthropus）和真人。傍人身体粗壮，头顶有着发达的矢状嵴，也就是有发达的头部肌肉，臼齿有现代人的两倍大，但是颅腔很小。所以傍人有着发达的咀嚼能力，属于四肢发达、头脑简单的类型，很像是一种猛兽。但最新研究认为傍人主要是食草的。与傍人相反，真人属物种脑容量不断增大，四肢和牙齿趋向于纤弱。发达的头脑最终使得真人在演化中胜出，繁衍至今。

▲图1.2 人族各属的系统树

传统意义所称的人类实际上是狭义的人类概念，也就是生物分类学上真人属的各个物种（图1.3）。目前最早的真人化石是非洲东部约230万年前的能人（H. habilis）。2010年在南非的豪登发现的树居人（H .gauutengensis）在形态上比能人更原始，可能是更早出现的人类。卢道夫人（H. rudolfensis）可能是能人的一个分支，发现于肯尼亚，距今大约190万年。前期的人类除了上述3种以外，在180万—130万年前的非洲东部和南部，还演化出了另一种人类——匠人（H.ergaster）。从脑容量等方面看，匠人可能拥有比能人更高的智力，在工具制作方面也比能人更先进。与能人分化以后，匠人成为我们现代人最有可能的直系祖先。作为匠人的最主要的分支，直立人（H. erectus）在180万年前走出非洲，从西亚扩散到东亚。从匠人演化出的直立人分支上，还可能分化出了数个近缘分支，包括法国的托塔维尔人（H. erectus tautarelensis）、意大利的西布兰诺人（H. cepranensis）、格鲁吉亚的格鲁吉亚人（H. georgicus）。180万年前的格鲁吉亚人是迄今发现在非洲之外的最早的人类化石。比较著名的直立人包括印度尼西亚的爪哇人（H. Erectus Javanesis）和我国的北京人（H. erectus pekinensis，Peking Man）。2004年之后，考古学家在印度尼西亚东部弗洛勒斯岛陆续发现多具弗洛勒斯人（H. floresiensis，俗称小矮人）的化石遗骸^[25]。弗洛勒斯人大致生存于9.4万一1.3万年前。弗洛勒斯人很可能是直立人的后裔。但由于特殊的形态，弗洛勒斯人一般被认为是已经区别于直立人的独立物种^[26]。

▲图 1.3 真人属内部的谱系结构

目前，我们对智人（Homo sapiens）早期分化过程的认识还十分模糊。智人的起源时间估计在大约120万年前。西班牙阿塔坡卡发现的先驱人（H. antecessor）可能是智人的最早分支^[27]。大约在距今70万年前后，一类以脑容量显著高于直立人的人类种群出现。目前考古学家将非洲和欧洲的此类化石都归类为“海德堡人（H. Heidelbergensis）”^[28^，^29]。海德堡人最初发现于欧洲，生存年代大约在60万一40万年前。结合近年新发现的丹尼索瓦人（H. Denisovian，简称“丹人”）古DNA的相关研究，目前认为现代人、尼安德特人^[30^，^31]（H. neaderthalensis，简称“尼人”）和丹人^[32-34]是非洲海德堡人的3个主要分支。此外，狭义的罗德西亚人（H. rhodesiensis）是指非洲大陆上40万一20万年前的古代人类种群，被认为是现代人的直系祖先。但为研究尼人的直接起源过程，有学者提出了广义的“罗德西亚人”的概念，用来替代广义的海德堡人的概念^[35]。此外，有学者把25万年前后非洲东南部的人类化石归类为赫尔梅人（H. Helmei），并把赫尔梅人作为现代人的直系祖先^[36^，^37]。目前，就海德堡人、罗德西亚人的概念和分化过程，以及尼人和现代人的直接起源问题，学者们还没有达成一致意见。

目前认为，埃塞俄比亚发现的奥莫人（H. Omomman，约19万年前）和长者智人（H. Sapiens idultu，约16万年前）是现代人的直接祖先。根据中东地区的考古发现，以色列Qafzeh等遗址出土的人类化石（约10万年前）代表了最早走出非洲的现代人类^[38^，^39]。

大约从5万年前开始，现代人的直系祖先开始在欧亚大陆上广泛扩散。此后，散布在世界各地的现代人逐渐形成形态上各有差异的地理种群。1863年，德国生物学家海克尔（E. Haeckel）绘制了一张人类种族起源图谱，把全世界的人类分成12个种族。人种学和人体形态测量学相关研究的本意是探索不同地区的人类的起源和分化过程。但不幸的是，人种学研究观察到的差异被种族主义者所利用。近年来，由于政治上反种族主义的需要，西方遗传学界提出了特别的观点，认为种族的概念是没有遗传学根据的。种族主义者的错误在于认为种族有高低贵贱之分，从而导致了人类历史上多次种族灭绝惨剧。反对种族主义，是要反对种族歧视、反对种族在先天上有优劣之分的说法，而不是否认不同种族在外形和遗传历史上的客观差异。如果认为非洲南部人群与欧洲北部人群在生物学上完全没有差异，这显然不符合客观事实。全世界不同地区人群的生物学上的差异，本质上是人类适应当地生活环境的结果。从遗传学的角度研究不同地区人群体质特征的起源，也是人类学研究的一个重要组成部分。

1.4 现代遗传学的兴起与遗传标记

1.4.1 现代遗传学的兴起
关于基因（DNA）的研究导致了现代遗传学的兴起。通过对豌豆性状的长期研究，孟德尔（G. J. Mendel）提出遗传因子的分离和自由组合定律，开创了经典遗传学时代，奠定了现代遗传学的基础^[40]。20世纪初，通过对果蝇各类性状的研究，摩尔根（T. H. Morgan）等学者证明了染色体是遗传因子的载体，并阐述了基因的一系列规律^[41]。1944年，埃弗里（O. T. Avery）等学者的细菌转化实验首次证实染色体上的DNA是遗传物质^[42]。1953年，在威尔金斯（M. Wilkins）和富兰克林（R. Franklin）所获得的DNA晶体的X光衍射照片的基础上^[43]，沃森（J. Watson）和克里克（F. H. C. Crick）结合其他学者的研究结果，提出了DNA的双螺旋结构^[44]。从1961年开始，尼伦伯格（M. W. Nirenberg）和马太（H. Matthaei）等学者陆续破译了合成氨基酸的关键因素——密码子^[45]。至此，科学家们已经基本弄清染色体、遗传物质（DNA）、信使RNA、氨基酸和蛋白质之间的相互关系。

1985年，穆利斯（K. Mullis）等发明了聚合酶链式反应（PCR）技术，开创了现代遗传学的一个新时代^[46]。在自然状态下，DNA的含量是极低的。原有的研究方法（比如原位杂交）存在效率低下等问题。PCR技术使得研究者可以在短时间内复制出大量特定的基因片段，以便进行后续的研究。迄今为止，PCR技术仍然是生物实验室最常用的技术之一。

DNA测序技术的不断进步极大地拓展了现代遗传学研究的广度和深度，是现代生物学最重要的技术之一。所谓的第一代测序法，是指基于传统的化学降解法、双脱氧链终止法、荧光自动测序技术和杂交测序技术等发展起来的DNA测序方法。第一代测序法的特点是逐一地对DNA的碱基进行读取。1975年，桑格尔（F. Sanger）及其同事在前人研究的基础上发明了双脱氧链终止法（又称“Sanger法”、“桑格尔法”）^[47]。这是第一种效率和准确性都很高的DNA测序方法。在1990年启动的人类基因组计划（Human Genome Project，HGP）主要是基于第一代测序方法完成的^[48^，^49]。目前，基于Sanger法的自动测序仪仍被广泛使用。在第二代测序技术已经普及的今天，第一代的Sanger法仍然是确定某一特定突变的金标准之一。

随着人类基因组计划的完成，研究者们希望能够对更多的物种、更多的样本进行快速的高精度的DNA测序，以便研究具体基因的功能和复杂疾病的遗传学基础。第一代测序方法已经不能满足这种需求，由此促进了第二代测序技术（next generation sequencing，NGS）的发展。经过多年的发展，第二代测序技术已经基本满足了当前研究者对高通量、高效率和高准确度的需求^[50-52]。海量数据的产生也为研究疾病相关的基因和突变打下了坚实的基础。2005年，罗氏公司发布了454测序系统，标志着测序技术跨入高通量并行测序的时代。之后，Illumina公司的测序仪逐渐成为第二代测序的主流平台。此后，第三代测序技术、第四代测序技术以及三维基因组和时空组学等前沿的测序技术不断出现，推动了现代遗传学研究的进步。当前，技术上的进步使现代遗传学的研究达到了前所未有的广度和深度。当前的遗传学已经可以在细胞、DNA及近原子水平的层面研究生命系统的运行规律。

1.4.2 遗传标记的定义

以下介绍一些常用的遗传标记的定义。更详细的定义请参考遗传学的相关图书。

遗传是指在生物体连续系统中子代重复亲代的特征和性状的现象。变异是指子代与亲代之间特征和性状发生改变的现象。遗传使物种保持相对稳定；变异使物种的演化成为可能。DNA是生物体内的遗传物质，是遗传的分子基础。真核生物中的DNA是由4种碱基（A/T/G/C）按一定顺序排列而成的长链。碱基的排列顺序就是DNA中储存的遗传信息。这些遗传信息通过转录、翻译等生物过程决定生物的性状。有性生殖过程中，亲代的DNA各自有一半传递给子代，是遗传现象发生的基础。然而，DNA也不是完全不变的，很多因素都会造成DNA的变化（突变、重组等），这种变化是可以遗传给子代的，被称为可遗传变异，是生物演化的重要基础之一。人类的DNA大部分存在于细胞核中的染色体（常染色体DNA和性染色体DNA）上，少部分以环状的形式存在于细胞质中的线粒体（线粒体DNA）中。

遗传标记是指那些能表达生物的变异性，且能稳定遗传、可被检测的性状或物质。19世纪中期孟德尔发现遗传法则后，人体中一些简单的遗传特征（比如味盲、色盲、舌运动、耵聍等），成为了最早的遗传标记。由于这些标记都是对形态的描述，被称为形态学标记。形态学标记无法直接反映遗传物质的特征，仅是遗传物质的间接反映，且易受环境的影响，因此具有很大的局限性。随着细胞生物学和分子生物学的不断发展，直接研究生物体内的遗传物质DNA成为可能，并相继发现了一系列DNA遗传标记。这些DNA遗传标记按照标记的类型分成长度多态标记和序列多态标记。长度多态标记包括卫星DNA标记、小卫星DNA标记、微卫星DNA标记、大片段重复标记和DNA拷贝数变异（CNV）等。序列多态标记是指单核苷酸多态标记、插入/缺失突变和结构性变异。分子人类学中主要涉及的是微卫星DNA标记和单核苷酸多态标记。

微卫星DNA又称为短串联重复序列（short tandem repeat，STR），是基因组中存在的高度重复序列，重复单元本身包含数量有限的碱基，一般为2~6个碱基。由于STR在基因组中分布广泛，在人群中具有较高的多态性，因此，STR成为目前最通用的遗传标记之一。

单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性，如腺嘌呤（A）变为胞嘧啶（C）。SNP在人类基因组中分布广泛，是人类可遗传的变异中最常见的一种，占所有已知多态性的90%以上。

插入/缺失突变（insertion/deletion，indel）是指DNA序列相对于参考序列多出或缺失一部分碱基，长度通常在1～50bp之间。

结构性变异（sturcture variants，SV）是指DNA序列的大片段结构性变异，长度约在1kb以上。结构性变异包含长度较长的插入/缺失突变，以及很多其他类型的变异，如染色体倒位和拷贝数变异等。

1.5 分子人类学的诞生

关于人类这个物种何时与其他灵长类动物发生分离的研究促成了一门新的学科——分子人类学的诞生。在20个世纪60年代早期就有科学家利用亚洲猿（亚洲褐猿和长臂猿）、非洲猿（大猩猩和黑猩猩）与人类血液中的蛋白质分子，研究它们之间的相互关系，结果发现人类与非洲猿关系最近^[53]。但由于这次实验只是给出了定性的结果，并没有引起广泛的关注。随后，美国加州大学伯克利分校的两位分子生物学家——V. M. Sarich和A. C. Wilson进行的一项研究成为分子人类学诞生的标志事件^[54]。他们采用定量的方法比较现代人类和非洲猿类的血清蛋白的差异，得出人猿分离时间为约500万年前。而当时科学界普遍认为人猿分离发生在3000万一1500万年前，主要证据是当时被认为是人类祖先的腊玛古猿（Ramapithecus）生活在约1 300万年前。V. M. Sarich和A. C. Wilson的结果与之相距甚远，一经提出便受到大部分古人类学家的质疑和非议。V. M. Sarich对这些批评做出了强烈的回应，留下了如“分子生物学家确信他们研究的分子都有祖先，而古生物学家只能希望他们研究的化石留下了后代”等经典辩论^[55^，^56]。然而，真正给他们平反的还是考古学。随着考古研究的不断深入，大量新的古猿化石出土，特别是20世纪80年代P. Andrews和D. Pilbeam分别发现的古猿化石否定了腊玛古猿是人类祖先的推断，彻底颠覆了古生物学家原来的观点^[57^，^58]。新的观点认为人和最近的亲属黑猩猩在700万—500万年前发生分离。而原来认为是人类祖先的腊玛古猿只是西瓦古猿（Sivapithecus）的一种，是现在分布在亚洲的褐猿的祖先。这个观点与V. M. Sarich和A. C. Wilson的结论一致。1983年V. M. Sarich正式提出了分子人类学（Molecular Anthropology）的概念^[59]。

此后，关于现代人起源的研究使分子人类学得到飞速发展。如前文所述，世界各地都有发现古老的人类化石遗骸。但是，对于现代人的起源，学者们有不同的意见。早期人类学家广泛接受的是“多地区演化说”（Theory of Multiregional Evolution），又称“独立起源模型”（Independent Origin Model）或“摇篮模型”（Candelabra Model）^[60]。这种模型认为：旧大陆（非洲、欧洲、亚洲和澳大利亚）上现代人的祖先可以追溯到各个地区晚更新世时期的古老人种。在20世纪30年代，德国人类学家魏敦瑞（F. Weidenreich）提出了“多地区演化说”的雏形。随后美国人类学家库恩（C. Coon）提出了“摇篮模型”，认为不同地区的现代人由当地的直立人演化而来^[61]。20世纪80年代以后，以密歇根大学沃波夫（M. Wolpoff）为代表的古人类学家对多地区演化说进行了修正^[62^，^63]，提出了“现代多地区演化说”（Modern Multiregional Evolution），认为现代人主要是由生活在欧洲、亚洲、非洲和大洋洲的当地直立人直接演化而来的，但同时各地区人群之间存在着广泛的交流（图1.4）。我国古人类学家吴新智提出的东亚地区现代人“连续演化附带杂交”的演化特征也属于这种理论。他同时认为东西方人类之间的基因交流在后期比早期更为频繁，这种东西方人类之间的基因交流与在中国的连续演化的主流相比终究是次要的、辅助性的或附带性的^[65]。

▲图1.4 晚期智人（现代人类）起源模式的多种观点^[64]

Ⅰ：多地区演化说；Ⅱ：非洲起源说；Ⅲ：现代多地区演化说；Ⅳ：非洲起源不排除多地区起源贡献说

与上述两种理论完全不同的是20世纪80年代末提出的“非洲起源说”（Out-of-Africa Theory），也被称“替代模型”（Replacement Model）^[56]（图1.4）。该理论认为现代人类的祖先诞生于非洲大陆，在大约10万年前走出非洲之后，向世界各地扩散并完全取代了其他地区的古人种；非洲以外的现代人与当地的直立人或早期智人之间不存在遗传上的继承关系，由早期智人向现代人转变的过渡类型只存在于非洲^[66^，^67]。部分遗传学家认为虽然当时已有的DNA证据倾向于“非洲起源说”，但并不排除现代人群中有来自古老型智人的遗传贡献，只是在当时的技术条件下尚未发现^[68]。由此，在“非洲起源说”的基础上同时衍生出新的折中的观点，认为以非洲起源为主，但也不排除当地独立起源人类的贡献，这些观点被称为“同化模型”（Assimilation Model）。其主要观点是现代人主要起源于非洲，但原来生活在欧洲、亚洲和大洋洲的直立人与新的移民发生了基因上的融合^[69]。

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丛书序言

睁眼看大象：从分子人类学的视角观察人类历史

人类从哪里来？原始人群怎么发展成民族和文明体？人类演化过程中，基因、环境、文化之间如何协同演变？我们的未来会怎么样？这些问题都非常大，也都是我们尤为关心的。

研究大问题，就不能只用小视角。小视角可以在某个专门领域或某个细化的议题上取得前沿的成果，但也可能导致管窥蠡测。由于现代科学研究的对象背后通常都有复杂的系统成因，狭隘片面地看待科学问题，往往是盲人摸象，结论常令人啼笑皆非。有些所谓的科学结论，明显违背常识，却又有科研数据的支持，这就是小视角的盲人摸象的结果。比如，西方学界坚持认为人种之间没有生物学差异，并且拿出了很多基因组的数据证据，这结论显然违背常识，而根源来自片面视角。如何正确地使用基因组的不同数据去解决人类学的不同问题，这就是分子人类学研究要完成的任务。

人类社会的历史，既涉及人的生物学的属性特征，又涉及人的语言、文化、心理等诸多社会学的属性，甚至复合性的属性。所以人类学的研究，必须从多学科多视角的角度立体地研究，必须进行学科交叉融合。但是学科交叉并不容易，这使得人类学的学科发展走过了漫长的道路。人类学的学科发展历史也因学科交叉程度的不同而分为三个阶段：经典人类学、近代人类学和现代人类学。

经典人类学起源于16世纪，当时属于博物学的四大分支之一，与矿物学、植物学、动物学一道，成为对自然万物进行整理分类的基础学科之一，不断完善各地自然博物馆的收藏和系统性分析。最早的人类学研究，是欧洲人类学家到世界各地的民族和部落中去测量人体的各种特征，属于体质人类学的范畴。后来，各个民族的习俗、语言和文物等也引起了博物学的人类学家的关注，因此又发展出了文化人类学、语言人类学和考古人类学。在经典人类学阶段，各学科分支才刚刚萌发起步，学科是不分家的，也不存在学科交叉问题。当时的人类学家看问题往往是多视角的，很多假说虽然证据并不充分，但是至今看来仍有重要价值。

近代人类学是人类学学科发展影响最大的时期。各个人类学分支领域充分发展以后，形成了很多独特的理论和方法，对人类生物属性和文化属性演化过程、演化规律及演化谱系的解读和构建也得到了不同的结果。因为每个分支学科的研究方法都需要较长时间的专业培训，所以培养了很多专门的人才。又由于各个分支得到的结果不同，又无法彼此说服，人类学分化成了独立的四大分支，学科之间几乎没有交叉。近代人类学是一个大争议的时代，是一个发现问题多于解决问题的时代。但是这种争议，现在回头看，都像是摸象的盲人之间的争议。

现代人类学诞生的契机，是人类基因组计划的实施和完成，与分子人类学同步发展成熟。人类基因组分析技术的完善和分子人类学的科学研究逻辑的成熟，使得我们可以整体性地分析人群与人群之间的血缘距离，从而知道彼此之间分开多久了。分子人类学研究可构建从古至今在时间上不间断、具有很高时间分辨率及明确前后继承关系的人类演化谱系，这样的谱系往往已经没有争议空间，可被认为是人类演化历史的“骨骼”。所以语言人类学、文化人类学和考古人类学又可以与生物人类学对话了。人类演化这头“大象”，是时候让我们睁开眼睛来看了。基因组的谱系，用来构建“大象的骨骼”；语言学的系属，用来壮实“大象的肌肉”；考古学的发现，用来填充“大象的脏腑”；文化学的现象，用来陈铺“大象的皮毛”。这些学科交叉融合在一起，才是一头有血有肉的完整的“大象”。我们再也不要用片面的知识去武断地下结论，也不要陷在片面的视角中迷失在浓雾里。现代人类学，再也不需要边界和隔阂。这一切学科发展，都得益于“骨骼”拼接的确定性，如果依赖“肌肉”或者“皮毛”，“大象”永远拼不出来，这就是分子人类学这一“骨骼”之所以关键的原因。

同样是做基因，21世纪的很多研究，不同的基因材料往往会构建不同的谱系，因为不同基因组片段有不同的演化效应。因为全基因组的分子人类学分析，我们才突破了局部基因的局限。而对于古人类学关注的表型特征的研究，表面的零散的研究方法也显然是不科学而且不符合现代人类学要求的，因此“人类表型组学”应运而生。希望在人类基因组和人类表型组的大科学研究中，我们可以充分解读人类的过去和未来。

复旦大学人类学学科从1921年初创，1997年开始正式成立分子人类学研究课题组，对东亚乃至世界人群开展了大量的研究工作，分析得出了一系列具有学术和社会影响力的成果，包括东亚人群非洲起源、汉藏同源于华北、南岛与侗傣起源于江浙……国内兄弟院校在近几十年也发表了大量的研究成果，国外研究单位也基于遗传学数据对欧亚大陆东部人群的起源演化历史进行了持续的研究，并在其他领域的学者和公众中都产生了很大的关注。这些成果确实到了可以总结成书的时机。本套分子人类学研究丛书，以分册介绍族群研究的方式，旨在总结30多年来分子人类学学科发展形成的科学逻辑和研究成果，解答东亚及相关地区各个族群的演化历史，从而让我们更深入更客观地认识自身。这套丛书对于历史学、考古学、语言学、医学和民族学等相关领域的研究者和爱好者都有参考意义，也为未来的研究发展打下扎实的基础。

让我们一起探索人类的历史，展望人类的未来。

金力李辉

2022年2月16日

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