遗传多样性上限假说所揭示的进化历程

作为生物进化的两个主流理论, 中性学说和现代达尔文进化理论相对系统地揭示了进化机理和历程, 但也都有缺陷, 比如对某些重大进化现象如遗传等距离和重叠位点(Overlap sites)的忽视, 对复杂性的视而不见, 对遗传多样性的片面解读, 以及与化石证据相悖等。遗传多样性上限假说(Maximum genetic diversity hypothesis, MGD)通过对遗传等距离现象的重新解读, 给出了复杂性的量化定义和可操作研究手段, 提出了重叠特征和遗传多样性具有上限等结论。它对人猿分类关系和现代人多地区起源的分子解读结论, 与独立的化石证据契合度较高, 重新肯定了中国在人类发展中的关键作用, 点出了流行分子结论的荒谬在于误用了极限距离。该理论同时对复杂性状和复杂疾病的遗传机制研究具有指导意义。文章对多种酵母、鱼类、灵长类的细胞色素c进行序列比对, 独立验证了MGD假说的部分论断, 并解释了重叠位点在遗传距离计算上的重要意义。MGD假说中的上限或最佳平衡概念, 与传统国学和中医阴阳中庸思想对宇宙基本规律的描述是一脉相承的。     

古DNA的新发现支持现代人东亚起源说

1983年,科学家们根据线粒体DNA（mtDNA）系统发育树构建了首个现代人起源的分子模型,认为现代人起源于亚洲,但1987年非洲起源说的提出取代了这一亚洲起源说。非洲起源说所依赖的无限多位点假说以及分子钟假说后来被普遍认为是错误的且不切实际的。我们近几年提出了一个新的分子进化模式,即遗传多样性上限理论,重新构建了一个新的人类起源模型。这一模型与多地区起源说基本吻合, 重新把现代人类起源地定位在了东亚。非洲说与东亚说在线粒体进化树上的主要区别是单倍型N和R的关系,非洲起源说认为N是R的祖先,东亚说则反之。本研究引用了已发表的古代人群mtDNA数据,重点分析了线粒体单倍群N和R的关系。结果显示,三个最古老的人类（一个距今45000年,其他两个约40000年）都属于单倍群R;在距今39500到30000年前的人类样本中,绝大部分属于单倍群R下游的亚单倍群U,只有两例为单倍群N（Oase1距今39500年,Salkhit距今34425年）。这两例所属单倍型位于单倍群N下游最基本的未分化亚型,不属于今天存在的任何N下游单倍型,所以可能靠近单倍群N的根部。这些古DNA数据揭示单倍群R比单倍群N古老大约5000年,进一步证实了亚洲起源说的正确性,非洲说的依据不足。     

基于DNA分子的现代人起源研究35年回顾与展望

1983年,有学者首次发表现代人线粒体DNA进化树,认为现代人可能起源自亚洲。1987年,又有学者按照分子钟假说得到线粒体在10-20万年前出自非洲的推论。随后,以分子钟为前提的Y染色体和常染色体DNA研究也支持了出非洲的结论,该结论逐渐成为分子进化领域的主流理论。2010年,对尼安德特人常染色体基因组的研究指出其对现代人有遗传贡献,这颠覆了人们先前关于现代人只来源自非洲,其他大洲的当地古人被完全取代的认知。目前,单地区起源说已经被修正为同化说。尽管学界对非洲人遗传多样性最高这一现象有共识,但是对该现象的不同解读却可以得出两种迥然不同的结果,现代人出亚洲说和出非洲说。大量研究证实基因组的大部分序列是有功能的,并处在遗传变异水平的饱和态,这质疑了中性理论以及由它推导的现代人出非洲说的合理性,而中性理论的提出恰恰是用来解释并非普遍存在的分子钟的。近年来已经有研究者从新理论的角度解读遗传多样性的饱和态和线性态,人们对现代人起源的认识将会进一步加深完善。     

遗传等距离现象:分子钟和中性理论的误读及其近半世纪后的重新解谜

1963年,Margoliash在比对不同物种细胞色素C序列后,发现了出乎意料的遗传等距离结果,这与几乎同时间Zuckerkandl和Pauling的血红蛋白发现是同一现实的不同反映.一个就事论事的分子钟假说因而被提出,并长期被某些学者认为是真实的自然现象,导致Kimura提出中性理论来解释分子钟.多年的研究发现了无数矛盾,分子钟仅有有限的局部存在.但被忽略的是,分子钟的瓦解自然使遗传等距离成为未解之谜.近年来,本实验室偶然重新发现了这一至今还几乎无人知晓、并未被充分重视的现象.通过整合现有理论的正确内容,并引入最大遗传变异极限这一原创概念,提出了一个更全面的遗传进化学说,重新解读了遗传等距离及其他主要进化现象.该假说将改写物种亲缘关系树及群体遗传学,并解决一些现有理论给不出线索的生物医学难题.