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一条Y染色体如何确定曹操后人?人类学别有洞天

2016.11.02

  2009年岁末,河南某村发现疑似曹操墓遗址的消息震动国人。巧合的是,复旦大学人类学实验室李辉教授在当年10月就开始调查全中国曹姓男子Y染色体,寻找曹操的后代。两个原本并无交集的工作产生了联系。李辉实验团队研究男性的Y染色体,是为了弄清Y染色体的演化,更精确地了解人类演化的过程,从而建立一套从现代DNA样本追溯至古代真实人物的方法。与传统的人类学研究不同,现代人类学研究不仅局限于考古方面的资料,也将基因以及语言研究作为其有利的工具。

  李辉教授实验室的一角。

  复旦大学人类学实验室位于江湾校区生科院六楼东侧,踏进最里间的僻静角落,才会发现别有一番天地。走廊墙上错落有致地挂着各色的进化图谱,从灵长类动物科目下的猴子王国,到人科动物下的 “金刚族”猩猩们,再至人族内各人属的树状图,才能找到那一条细小的名为“现代人”的树杈。而在这一长幅世界之树旁边则是一张世界地图,人类迁徙路线好似地球的血管,遍至每一块大陆和岛屿,让人惊叹。

  李辉教授的实验室更像是书香浓郁,装饰雅致的“茶室”,巧妙地与外间的实验仪器隔开,这或许暗示了人类学研究的桃源深处、别有洞天。从各地采集人类基因样本和族系信息费时费力,但其研究数据往往给出令人惊讶的发现。

  寻找魏武帝的后人

  中国的人类遗传学研究近年来在媒体上最高调的一次曝光得从河南曹操疑冢事件说起。2009年岁末,河南省文物局在北京召开新闻发布会,称河南安阳县灵芝村发掘出一座东汉大墓,被认为是曹操之墓。考古和新闻界人士对此极为关注,但曹操之墓是真是假,一时说法不一。

  很多人想到使用“DNA技术做亲子鉴定”,可发现问题一环连着一环:如果曹操尸骨的DNA得靠曹植或其他儿子的尸骨来鉴定,那么曹植尸骨的DNA又如何鉴定呢?换句话说,这便成了个一环套一环的循环鉴定之谜。就在此时,复旦大学历史系和人类学实验室却联合对外宣布:他们已经能用DNA技术辨别曹操后裔。

  亲子鉴定至少需要确证一个后代,莫非科学家们已经找到并确认了曹操的一个后裔?其实,复旦大学所使用的DNA分析方式并非大家所熟知的亲子鉴定技术,而是被称为“Y染色体谱系调查”的人类学技术——可以通过检测现代曹姓男性的DNA来回答曹操墓真伪的问题。

  由于Y染色体遵循父系遗传规律,只有男性后裔才能继承父辈的Y染色体。而在中国,男性子嗣一般会继承家族的姓氏,保留祖先的社会印记。这种生物学和社会关系上的巧合,使得Y染色体谱系能较好地对应到社会历史的演化过程,成为研究历史的重要工具。所以,通过广泛征集曹姓男子进行Y染色的检测,必然会有足够多的Y染色体样本涵盖曹操一族的DNA特征。

  在收集大量曹姓男子的DNA数据样本的同时,研究者更进一步通过历史检索、查证家谱和迁徙线索来缩小曹操后代的范围。如果研究显示家谱记载曹操为祖先的男性中确有相同的Y染色体DNA特征,而其他无相关记载的曹姓男子中均无这个标记的特征,就能极大地证明该特征确实是曹操的Y染色体后裔。也就是说,研究者利用曹姓男子的Y染色体“大数据”与历史资料进行比对分析,即根据家族族谱和DNA检测的双重标准,筛选出最为准确的曹操DNA特征。

  我们可以把这一过程看成利用排除法做选择题。假定现代所有曹姓人群中有曹操的子孙,而这些人的基因中必然带有几个共同的标志和特征是与其他人曹姓人不一样,所以通过历史宗族的记录以及DNA检测的双重标准相互佐证,就可以有极大把握确定哪些人是曹操的后代。这些DNA特征,再与曹操墓里的遗骸对比,即可判断墓冢的真伪。

  “我们并没有被委托做曹操墓的对比”,李辉说,“因为我们做的工作并非是为了曹操墓,其实原本也没有关系。我们早在2009年10月就已经开始曹姓男子Y染色体的调查了,这对中国的人类遗传学很重要“,而河南省文物局是2009年12月27日确认“曹操墓”的身份。

  帝王的基因能定位历史

  2009年,李辉结束了在耶鲁大学博士后工作,回到复旦大学任教。他想通过建立中国Y染色体谱系,获得更加准确的人类基因突变率。事实上,Y染色体的突变率一直是遗传学的重要问题。如果能搞清楚Y染色体的演化,就能更精确地把握人类演化的过程,建立起一套从现代样本追溯至古代的时间框架。一旦精确把握人类DNA样本的时间年份,再对应到历史事件、地理环境、社会文化等要素上,就能解释更多的问题。这就好比在数学上建立了一个数列公式,不管你获得了何种人类的DNA样本,都能用这个公式来找到它在历史上的时间位置。它不仅是解决中国史学问题的基因工具,也是探究人类演化历史的基础。

  作为人类学遗传研究的重要手段,Y染色体谱系调查的两个特点与社会的发展紧密联系。其一,在有文字记载的历史里,父系社会是主流,从Y染色体入手很可能在历史记录中寻找对应材料;其二,男人的生育权历来极其不平等,富贵人家子孙成群,贫贱人家则难以存续,导致Y染色体集中在少数类型上,群体间的差异也就极大。于是遗传的瓶颈效应就突显了出来,使得Y染色体的遗传差异在地区和种群之间非常大。这好比一箱子五颜六色的球,分辨不出到底哪一类不同。直到你倒入一桶水,才发现少数几个浮了起来。在这个比喻里,常染色体的差异就像球的颜色,而Y染色体的差异则是球的密度。现代人群里常染色体的有效差异在5:13,也就是13个人中5个人的常染色体差异较大,而Y染色体差异度与常染色体相比接近1:400。

  进一步来说,如果要从Y染色体构建人类遗传历史的突破口,就要找到那些家系够大的人,这样DNA的拷贝样本数和代际遗传够多。“哪里去找这样的大家族呢?所以我们就得找帝王将相。帝王也需符合一定条件:首先,他必须距今的时间得够长,这样遗传的代数才足够多,所以唐宋以后的基本就可以排除了;其次,这个帝王的后代也要能续存至今,不至于被后朝全部灭族;最后,考虑到整体的工作量,这位帝王的家谱不仅要有迹可循,还要防止太多的编撰混淆视听。”李辉解释说。

  事实上,能满足这些条件的帝王寥寥无几。“比如,当时我们就和历史系老师讨论,问找李唐行么?发现肯定不行,中国姓李的太多了,真假族谱一大堆。到最后大家觉得选曹操最好”,李辉说,“曹操家族距今已有70多代,历史长度足够;其次,曹家在后世并没有被灭族,被灭的是曹爽一族,和曹操也没有血缘关系;第三,曹操在宋代被抹黑,于是仿冒的帝王家谱里是不太见到曹操的。这三个原因让我们最终选择魏武帝作为历史的坐标点。”

  复旦大学的研究发现:从70多个曹姓家族中分析出5个主要起源,其中有9个家族拥有共同的Y染色体突变位点O2*-M268,通过与东汉官员曹鼎的牙齿(20世纪70年代安徽亳州元宝坑一号墓中发现)进行DNA对比,可确定这9个家族为曹操的后裔。研究还发现,曹操的爷辈是曹鼎,而非他自称的西汉名相曹参或是东汉宦官曹腾的后代,也不是野史中所称从夏侯氏抱养。这一结论更符合正史记载与当时的社会风俗。

  这个研究成果对历史上一直争论的曹操身世之谜,提供了决定性的证据。更重要的是,它将作为历史和遗传学结合的重要坐标被铭记,而不只是鉴定出土文物那么简单。

  “实际上,如果把任意两个男人的Y染色体对比,一定会找到一个共同的Y染色体祖先。它可以在进化树上表示为一个节点。当这个节点越是被重复,就越能表示它一定是个大人物,再对应到那个精确的历史时期,就能找到它的人物原型。”

  通过“曹氏后人”项目,李辉团队得到了一个更加精确的Y染色体的突变率。比起以往正负几千年的技术误差,这个方法已经把误差直接缩小到了正负30年,大约一代人的间隔。如此一来,任何一个DNA样本都可以在历史的维度上给它标记时间。

  海纳百川的现代人类学

  2015年10月,“语言进化与遗传进化”国际会议在新疆的阿拉尔市顺利召开。这个会议起初由语言学家王士元院士和遗传学家金力院士发起,初衷是为了促进人类学学科的深入交流,至今已是举办到第三届。作为每隔五年召开一次的学术盛会,李辉对它别有一番感情。

  “前两届只是语言和遗传两学科,第三届加入了历史系和考古系,交叉的领域又扩大了。”它让不同领域的一流学者们坐在一起,探讨许多感兴趣的问题,从语言、习俗、遗传、迁徙、文物等大堆资料里摸索证据,从中发现隐藏在历史里的文化源头。

  虽然会议议题外行人听上去高深,比如“汉藏系统发生”、“侗傣和南岛的系统发生”,但它们实际却是我们身边的文化问题。有一次,李辉拜访藏文化博物馆参观,解说的姑娘自豪地说:“藏语跟汉语差别很大,许多发音没法用汉语标注,跟英语更接近。”听到这话,李辉觉得好气又好笑,“这简直是瞎说,汉藏文化明明是出自同源的语言文化,为何这么简单的常识总被人误解?“

  实际上,汉藏词汇中有明显的对应关系,古汉语的发音与藏语也非常相似。从历史记录上看,汉语主要起源于山东龙山文化,藏缅语则起源于河南仰韶文化,这两个文化系统一直在互动,边界也在西迁。直到周朝秦羌之战后,羌人入藏,藏文化开始形成。所以,汉藏语系内部分化是很晚的,最多不超过4千年。

  但为何这一常识总被人误解呢?李辉教授解释说,“语言其实和基因很像,都是在不断地遗传、交流和演化。”因为它们一直在变化,所以才会不识庐山真面目。

  语言的演化谱系难以察觉,若非语言学家和历史学家的大量查证恐怕难以让人理解。但通过Y染色体谱系调查,文化的起源变得清晰起来。事实上,通过藏族Y染色体谱系调查,藏族被明显分为两大部分。一是原藏区的原住民——和藏文化无关的土着部落,两万年前入藏的尼格利陀人(也称”小黑人“),约占三分之一的遗传成份;其二就是两千年前陕甘的羌人族群。换句话说,周朝入藏的羌人和汉人都是年代较近的同源部族,不仅文化上分开的时间晚,藏人的基因也与汉族较近同源。

  ”我们从Y染色体上得到了与历史记录一致的结果。它们相互佐证,可以说是确定无疑的事。可惜,我们有太多的历史问题都与汉藏问题相似。比如新疆,现在的新疆是古代的昆仑,那里本是道教的一个圣地,也曾是我们玉器传统的由来。在夏商周甚至之前的王朝都是在昆仑采玉,大量物器可以找到在那里的矿物发源。南疆地区甚至原来还有不少道观,结果在近年都被改成了伊斯兰风格建筑,甚至有些清真寺居然是道观改建的,藻井顶上还留有太极图。”说到此处,李辉略有惋惜,“语言和基因一样,是靠人来承载的东西。它们从来就很丰富,而且每一代都有变化。隔离得越久,分化的时间越长,差异就越大。反过来,交流得越多,开放得越多,同化的速度也越快。”

  “同样,我希望能有更多的学者加入进来,把他们自身的领域带到人类学的殿堂里。毕竟,很多课题光靠一个学科或者几个实验室是很难做出来的。”李辉说。

  人类学最神奇之处就是能让不同领域的学者们坐在一起探讨问题,从语言、民俗、基因、史料、文物等大堆资料里摸索证据,不同学科相互交叉,透过种种蛛丝马迹相互印证,有关人类的历史得以解析和还原。

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