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今天在地球上活著的每個人都是非洲狩獵採集者的後裔。
非洲大陸是人類起源和創造力的搖籃，隨著每一個新的化石和考古發現，我們對我們共同的非洲歷史有了更多的瞭解。這樣的研究往往集中在我們的物種智人在 80,000-60,000 年前擴散到其他大陸的時間。但在那之後非洲發生了什麼，我們為什麼不更多地瞭解留下來的人？
我們的新研究由來自 12 個國家的 44 名研究人員組成的跨學科團隊進行，有助於回答這些問題。通過對生活在 18,000 年前的人們的古代 DNA (aDNA) 進行測序和分析，我們將來自撒哈拉以南非洲的測序 aDNA 的年齡大約翻了一番。這些遺傳信息有助於像我們這樣的人類學家更多地瞭解現代人類很久以前是如何在非洲移動和融合的。
追溯我們在非洲的人類過去
從大約 30 萬年前開始，與我們相似的非洲人－解剖學上最早的現代人類－也開始以看起來非常人性化的方式行事。他們製造了新的石器工具，並開始將原材料運輸到長達 250 英里（400 公里）的地方，可能是通過貿易網路。到 140,000-120,000 年前，人們用動物皮製作衣服，並開始用穿孔的海貝珠裝飾自己。
雖然早期的創新以拼湊的方式出現，但更廣泛的轉變發生在大約 50,000 年前－大約在同一時間，人們開始遷移到像澳大利亞這樣遙遠的地方。新型石骨工具變得普遍，人們開始製作和交換鴕鳥蛋殼珠。雖然非洲的大多數岩石藝術都沒有年代久遠且風化嚴重，但考古遺址中赭色顏料的增加暗示著藝術的爆炸式增長。
導致這種轉變的原因，被稱為晚期石器時代的轉變，一直是考古學上的一個長期謎團。為什麼之前在非洲零星出現的某些工具和行為會突然變得普遍？這是否與人數的變化或他們的互動方式有關？
進入過去的挑戰
考古學家主要通過人們留下的東西來重建過去的人類行為－他們的食物、工具、裝飾品，有時甚至是他們的身體。這些記錄可能會累積數千年，從而形成長期平均水準的日常生活視圖。然而，僅從考古記錄來看，很難研究古代人口學或人口如何變化。
這就是 DNA 可以提供幫助的地方。結合考古學、語言學以及口述和書面歷史的證據，科學家們可以根據哪些群體具有遺傳相似性，拼湊出人們是如何移動和互動的。
但來自活人的 DNA 無法講述整個故事。在過去的 5000 年裡，由於放牧和農業的傳播、城市的發展、古代流行病以及殖民主義和奴隸制的蹂躪，非洲人口發生了變化。這些過程導致一些血統消失並將其他血統聚集在一起，形成新的種群。
用今天的 DNA 重建古老的基因圖景，就像閱讀一封被遺漏在雨中的信：有些字在那裡但模糊不清，有些則完全消失了。研究人員需要來自考古人類遺骸的古代 DNA 來探索不同地點和時代的人類多樣性，並瞭解是什麼因素塑造了它。
不幸的是，來自非洲的 aDNA 特別難以恢復，因為非洲大陸橫跨赤道，高溫和潮濕會降解 DNA。雖然來自歐亞大陸的最古老的 aDNA 大約有 400,000 年的歷史，但迄今為止來自撒哈拉以南非洲的所有序列都比大約 9,000 年更年輕。
打破“熱帶天花板”
因為每個人都攜帶著從他們祖先的幾代人那裡繼承下來的遺傳遺產，我們的團隊能夠使用生活在 18,000 至 400 年前的個體的 DNA 來探索早在過去 80,000 至 50,000 年前人們是如何相互作用的。這讓我們第一次能夠測試人口變化是否在後石器時代的過渡中發揮了作用。
我們的團隊對埋葬在現在的坦尚尼亞、馬拉威和尚比亞的六個人的 aDNA 進行了測序。我們將這些序列與之前研究的 28 個人的 aDNA 進行了比較，這些人埋在從喀麥隆到衣索匹亞再到南非的地點。我們還為這些人中的 15 人生成了新的和改進的 DNA 資料，試圖從少數古非洲人中提取盡可能多的資訊，這些人的 DNA 保存得很好，可以進行研究。
這創造了迄今為止最大的基因資料集，用於研究古代非洲覓食者－狩獵、採集或捕魚的人－的人口歷史。我們用它來探索在過去幾千年的徹底變化之前存在的人口結構。
Mary Prendergast, CC BY-ND
DNA參與了一場長期的辯論
我們發現，人們確實在晚期石器時代轉變期間改變了他們移動和互動的方式。
儘管相隔數千英里和數千年，但這項研究中的所有古代個體都來自與古代和現在的東部、南部和中部非洲人有關的三個相同的種群。南至尚比亞的東非血統和北至肯亞的南非血統的存在表明人們正在長途遷移並與遠離出生地的人生育孩子。這種人口結構可能出現的唯一方法是人們在數千年中長距離移動。
此外，我們的研究表明，幾乎所有古代東非人都與今天生活在中非熱帶雨林中的狩獵採集者共用數量驚人的基因變異，這使得古代東非成為真正的基因大熔爐。我們可以看出，這種混合和移動發生在大約 50,000 年前，當時中非覓食種群出現了重大分裂。
我們還注意到，我們研究中的個體在基因上最像他們最近的地理鄰居。這告訴我們，在大約 20,000 年前之後，一些非洲地區的覓食者幾乎完全在當地尋找他們的夥伴。這種做法一定非常強大並且持續了很長時間，因為我們的研究結果表明，一些群體在幾千年的時間裡仍然在遺傳上獨立於他們的鄰居。在馬拉威和尚比亞尤其明顯，我們發現的唯一密切關係是在同一地點同時埋葬的人之間。
我們不知道為什麼人們又開始“在當地生活”。隨著大約 26,000 至 11,500 年前的最後一個冰河時代達到頂峰和減弱，不斷變化的環境可能使在離家更近的地方覓食更加經濟，或者可能複雜的切換式網路減少了人們攜帶物品旅行的需要。
或者，可能出現了新的群體身份，重組了婚姻規則。如果是這樣，我們預計會看到手工藝品和其他傳統（如岩石藝術）多樣化，特定類型聚集在不同的地區。事實上，這正是考古學家所發現的－一種被稱為區域化的趨勢。現在我們知道，這種現象不僅影響了文化傳統，也影響了基因的流動。
新資料，新問題
與往常一樣，aDNA 研究提出的問題與答案一樣多。在整個非洲東部和南部尋找中非血統促使人類學家重新考慮這些地區在遙遠的過去是如何相互關聯的。這一點很重要，因為中部非洲的考古研究仍然不足，部分原因是政治、經濟和後勤挑戰，使那裡的研究變得困難。
此外，雖然遺傳證據支持 50,000 年前非洲的重大人口轉變，但我們仍然不知道關鍵驅動因素。要確定是什麼引發了晚期石器時代的轉變，需要對區域環境、考古和遺傳記錄進行更仔細的檢查，以瞭解這一過程是如何在撒哈拉以南非洲展開的。
最後，這項研究清楚地提醒我們，研究人員仍然可以從非洲博物館收藏的古代個人和文物中學到很多東西，並強調了管理這些藏品的策展人的關鍵作用。雖然這項研究中的一些人類遺骸是在過去十年中發現的，但其他人的遺骸已經在博物館中保存了半個世紀。
儘管技術進步正在推遲 aDNA 的時間限制，但重要的是要記住，科學家們才剛剛開始瞭解非洲過去和現在的人類多樣性。
原文作者：
Banting Postdoctoral Fellow and Adjunct Professor of Anthropology, University of Alberta
Banting 博士後研究員和人類學兼職教授，阿爾伯塔大學
Assistant Professor of Anthropology, Yale University
耶魯大學人類學助理教授
Associate Professor of Anthropology, Rice University
萊斯大學人類學副教授
發佈時間：2022 年 2 月 23 日下午 6 點 SAST