尼安德特人与晚期智人为什么没有生殖隔离?

生殖隔离简单的说就是有着亲缘关系的不同物种间不交配、或交配后无后代、亦或者是有后代,但后代不具备生育能力。也就是说,生殖隔离限制的往往是从种就开始分化的两种有亲缘关系的生物,比如老虎和狮子都是猫科豹属下的动物,但是老虎属于老虎种,而狮子则属于狮种,它们属不同种的动物,因此由于生殖隔离的关系,它们在人工介入下,虽然会产生后代(狮虎兽或者虎狮兽),但它们的后代都是不具备生育能力的。

而尼安德特人和晚期智人,一个属于人科人属尼安德特人种,一个属于人科人属智人种,从分化上看,它们的关系与狮子和老虎是一样的。按理说,亲缘关系接近的两个不同种的动物之间是存在生殖隔离的。但是,为什么尼安德特人与晚期智人就不存在呢?我们一起来探讨一下这个问题。

首先,我们来看一下为什么会有“尼人与晚期智人没有生殖隔离”的说法?

现代人是由晚期智人进化而来的,因此现代人的基因与晚期智人是极为相似的,而科学家根据对尼安德特人骨骼中基因信息与现代人(除非洲人)的基因对比发现,现代人的基因中约有1%-4%是与尼安德特人的基因是一致的。这就证明,尼安德特人与晚期智人是有基因交流的,而且这种基因交流是在晚期智人走出非洲之后发生的,这一点从非洲人身上没有尼人基因就能看出,并且尼人的一小部分基因完美的遗传给了后代,也就是我们现代人身上。

也就是说,尼人与晚期智人突破了生殖隔离的界限,成功的完成了基因交流,并且产生了依然可以延续后代的后代。

为什么尼人与晚期智人能够突破生殖隔离的界线呢?

晚期智人与尼人的相遇

首先,晚期智人也就是现代人的前身,他们是生活在距今约4.5万年前到1万年前这个时间段内的智人,由于科学家最早发现的晚期智人遗骸是在法国的克罗马农的一个山洞里,根据放射性碳素断代推断,这是一种生活在距今约3万年前的晚期智人。由于是首次发现,所以,晚期智人又叫做克罗马农人。但是,需要强调的一点是,并不是只有生活在法国的克罗马农人是晚期智人,因为在同时期,各大洲上都生活在晚期智人,其中以我国的“柳江人”生活的年代最为久远,生活在距今约4.5万年前。

而晚期智人的前身则是生活在非洲的早期智人,在距今约10万年前,一部分生活在非洲的早期智人走出了非洲,去到了其他的各个大洲上生存,之后,在5万多年的时间里,不同地区的早期智人慢慢演化成为了晚期智人。

尼安德特人也就是尼人,是早期智人的代表,同样的它也是早期智人中被现代人发现最早的一种,所以,它代表的是整个从距今约20万年到5万年前这个时间段内的早期智人的居群,并不只是生活在德国尼安德特山洞附近的早期智人。在同时期,各大洲上同样也生活着不同的早期智人,比如生活在我国马坝人、生活在非洲的布罗肯山人等等。

而所有的早期智人都是由直立人进化而来的,它们的分界点就在距今约100万年前,在那个时候,在非洲的一部分直立人跑出了非洲,去到其他大陆,比如在距今约60万年前的欧洲的海德堡人就是欧洲尼人直系祖先。

之后,早期智人就在各自生活的大洲上繁衍生息。

也就是说尼人与晚期智人的相遇是发生在最近的一次早期智人跑出非洲之后,时间大约在距今10万年前以后的这段时间内,那个时候,生活在世界各地的“尼人”们早已经“等候多时”,由于两种同科同属同祖先的动物相似度极高,于是,它们就发生了基因的交流。

既然尼人和晚期智人是两种不同种的动物,它们为什么不存在生殖隔离?

首先,从上面的分析看,尼人与晚期智人都是从非洲出来的,它们都是直立人演化而来的,而且严格意义上说,晚期智人不过是早期智人“优胜劣汰”后的结果,所以,它们有着极为接近的形态、基因。这是原因之一。

其次,生殖隔离本来就不是绝对的,这一点从驴和马能剩下骡子、狮子和老虎能够生下狮虎兽就能看出来,而骡子和狮虎兽之所以生殖隔离较严重(没有生育能力),就是因为亲一代的差异化太明显,而尼人与晚期智人,除了从生物学分类上被划分成两个种外,它们的差异化并不明显。并且早期智人、晚期智人本身就是人为定义的一个名称,是为了更好的描述进化的过程。

所以,尼人与晚期智人存在不明显的生殖隔离也是情理之中的事。

总结

尼人与晚期智人虽然被划分到了两种不同的种下,但是,生殖隔离本身就是生物进化的结果,而左右生殖隔离的因素有很多,比如不同习性、生活环境等等,但是相对来说,同样作为智人,尼人与晚期智人的形态非常的接近,而且在相同环境下习性也都大相径庭,这让两种本身分化时间不长,且有共同祖先的动物几乎不受生殖隔离的约束。

尼安德特人与晚期智人为什么没有生殖隔离?

其实生殖隔离远没有我们想象的严格。

别说尼安德特人和智人没有生殖隔离了,我们智人还曾和丹尼索人有过基因的交流。

在生物学中,我们普遍认为跨物种之间的恋爱,注定是无法开花结果的。

这其中最重要的原则当然就在于——这两个物种间存在着生殖隔离

在生物课上,老师就经常拿马和驴杂交产生的不可育后代——骡子,来当典型案例。

不过这看上去无法逾越的生殖隔离,有时候也并非如此不近人情。

我们现在自然界中也存在着大量两个物种杂交,并可产生可育后代的例子。

例如,由北极熊和灰熊杂交产生的后代灰北极熊,就是很好的。

天雷勾地火,这纯洁的母北极熊就被公灰熊不可描述了。

很快,一个全新的物种灰白熊,就诞生了。

重点是这些“混血儿”,竟都具备完整的生殖能力,可产生后代。

有趣的是,几乎所有的灰白熊,都老爸是灰熊,老妈是白熊。

因为公灰熊生性好动活动范围很大,全球变暖后它们就溜达到了北方,邂逅了白白胖胖的北极熊母熊。

而北极熊公熊就比较宅了不会到处乱转,所以自己的妹纸被泡走了,还没泡到别人家的妹纸。

除此之外,还有非常多的中坚杂交现象。

这是鲸豚,是海豚和伪虎鲸的后代。

狮虎兽,不用说看样子大家都知道,这是狮子和老虎爱情的结晶。

有的狮虎兽长得就比较磕碜了,完全没有遗传到父母亲的威风和霸气,胖矮胖矮的。

不过虽然长得不怎么样,但是在动物园里面却很受欢迎,毕竟珍贵!

还有斑马+任何其它马/驴=Zebroid(统称,不同组合都有各自的细分命名)

像纹身一样的Zebroid,应该很容易看出它父母大概长什么样。

虽然没有特别严格的生殖隔离,但从这些事实存在的跨越种、属、科、目之间的杂交并能偶尔产生稳定繁育的后代等现象来看,不同的人类物种之间没有生殖隔离并不算一个太大的问题;

所以,智人和尼安德特人、丹尼索人可以通婚也是合情合理的。

图:几种人类的走出非洲图

在生物与生物之间,最有趣的莫过于环形种。

所谓环形种,也就是说,凡是两地域相邻的两个群众之间可以杂交,而不相邻的则不能杂交。而且有一对称为“终点”的不能杂交的这么一系列物种。

图:环形种示意图

例如1和2可杂交,2和3可杂交,但是1和 3就不能杂家,1和4也不行.....而生殖隔离隔得最开的就是1和7,差别比其他两两都要大。

比如美国加州沿中央谷呈环状分布的埃及剑螈。

物种的形成是一个连续的过程,起始段是两个开始分化的群体,终末端是两个独立的物种。

在这之间,有个叫做中间形态(intermediate form)的。在生物中,这就是所谓的过渡阶段。

在这个阶段,还是可以选择云雨一番,产生个混血宝宝的。

尼安德特人与晚期智人为什么没有生殖隔离?

生殖隔离是理论上判断是不是属于同一物种的依据,但在实际分类中,这个依据并不是唯一的。可以这么说,有生殖隔离的,基本上就不是同一物种,没有生殖隔离的,也未必不会被划分为两个物种。

好比新发现的达巴奴里猩猩,和其他猩猩其实还存在一定的基因交流。只是交流太少,地理隔离日久,已经形成了足够的差异被划分为两个物种。

如果完全按照生殖隔离来划分,原鸡属所有物种都必须合并,猫科犬科许多明显不同的物种也得合并,这显然也不太合理。

尼安德特人和晚期智人应该也是这样的。

尼安德特人与晚期智人为什么没有生殖隔离?

生殖隔离就是指亲缘关系接近的类群在自然的条件下不交配,即使交配了也无法繁殖后代或者后代也无法具有生育能力的一种隔离机制。

人和黑猩猩虽然有98%以上的基因是相似的,而且共祖,但是人和大猩猩无法繁殖后代的,前苏联的科学家就这一点做过一个实验。

人类的起源同样是一个非常复杂的问题。第一个人类是从哪里来的?在很早之前,不同的人种之间又是怎么样的一个关系呢?

在后代的科学研究中,科学家在很多人种当中同时发现了智人和尼安德特人的基因,说明在某个历史时期这两个人种进行过联姻和交配,但是却从来没有找到过智人和直立人的共同后代。为什么尼安德特人和晚期智人并没有生殖隔离,但是直立人却和晚期智人有呢?

直立人

人类是从猿人开始转变的,而猿人就是“直立人”,是从猿类到人类过渡的阶段。科学家现在普遍认为,直立人是现代人的祖先,直立人大概最早在180万~300万年前广泛生活在非洲、欧洲、亚洲等地区。我们都非常熟悉的在周口店出土的“北京人”就是属于直立人。

鼎盛时期,直立人基本统治了非洲和亚洲的地区,所向披靡。

智人

智人是从直立人不断演变进化而来的。大约在25万年前,直立人的脑容量突然发生了巨大的变化,大大地得到了提升,因此“智人”就开始站在历史的舞台上了。

智人又根据不同的阶段划分为早期智人和晚期智人。

早期智人大概距今5~20万年以前,他们的脑容量都远远高于直立人,平均在1300毫升左右,但是大脑的结构比较原始简单。从样貌上来看,仍然保持着很多猿人的特征。这时候的早期智人已经能够打制石器,并使用复合工具了;虽然不会使用天然火,但是也能人工生活了,并开始进入了母系氏族了。

晚期智人是距今1~5万年的人类,它们的样貌特征已经非常接近现代人了,能够制造磨光的石器和骨器了,也能够钻木取火了。我们熟悉的山顶洞人就是属于晚期智人了,他们已经具有一定的生产能力和文化水平了。

尼安德特人

而尼安德特人其实就是属于早期的智人。随着尼安德特人的消失,也有多种说法。有的认为是尼安德特人慢慢进化成了晚期智人,也有人认为可能是被文明水平更高的种族入侵,灭绝了。

我们再次回到最开始的问题,为什么尼安德特人和晚期智人并没有生殖隔离呢?

尼安德特人和晚期智人在人类的划分上其实都已经属于是智人了,而且尼安德特人也具有了一定的文明水平。而且从人类进化的路径来看,尼安德特人和晚期智人相隔的时间其实很短,而且更多的只是在样貌上发生了变化。

但是晚期智人和直立人的年代差别就很广了。中间可能就隔了几百万年。在这几百万年基因慢慢就进化成了不相容的部分。

为什么尼安德特人的Y染色体消失了

科学界一直有一个问题困扰着很多人, 就是为什么尼安德特人的Y染色体为什么逐渐消失了?现在检测到了尼安德特人的基因当中基本上都只有X染色体,而Y染色体的位置已经逐步被智人所取代了。

是否尼安德特人和晚期智人之间还是存在部分的生殖隔离,导致尼安德特人的Y染色体消失呢?

当然也有科学家提出可能是因为尼安德特人由于人口数量太少,基因中积累了大量的有害突变基因,而智人的基因库则更为多元化,遗传优势更为明显。

小结:

生殖隔离是很多人都感兴趣的一个问题,究竟不同的“人种”之间是否能够交配、繁殖后代?现代基因测序的结果表明,直立人和晚期智人是不进行通婚的,它们之间具有生殖隔离。

但是尼安德特人和晚期智人就不存在生殖隔离。其实尼安德特人属于早期的智人,和晚期智人相隔的年代不是很久。

但是尼安德特人与晚期智人之间是否也存在部分的生殖隔离呢?不然尼安德特人Y染色体消失要如何解释呢?

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尼安德特人与晚期智人为什么没有生殖隔离?

尼安德特人和晚期智人是有部分生殖隔离的,因为除了撒哈拉南部非洲地区的原住民没有尼安德特人血统外,其他人都有1~4%的尼安德特人血统,也就是说其实生殖隔离并没有我们想象中的那么强大,毕竟向上追根溯源源,我们都是由原始祖单细胞演化而来的,地球上的生物都公用一套遗传密码!

尼安德特人是大约80万年前和我们智人分道扬镳的另外一个人种,并且于40万年前开始率先离开非洲,前往欧洲西亚等地,然后在12万年前开始就一直主要居住在西欧地区,不过之后随着15万年前智人也就是现代人的出现,并在5万年前离开非洲,于3.5万年到达欧洲后,尼人也就慢慢消声灭迹了,直到3万年前完全消失,不过说他完全消失了是不准确的,因为现代欧亚人的身体里或多或少都含有一点点尼安德特人基因,也就是说他们以另一种方式一直活了下来!

那么现代人为什么拥有尼安德特人的基因呢?智人和尼人是两个不同的人种,不应该有生殖隔离吗?我们先看一些现代物种突破生殖隔离让我们大跌眼镜的案例,或许我们就能从中明白一些!

不过,在此之前我们还要先了解一下生殖隔离这个定律,生殖隔离是指由于各方面的原因,如地理隔离,性行为差异,交配季节不同,个体大小不同等,使得亲缘关系接近的类群之间在自然条件下不交配,或者即使能交配也不能产生后代或不能产生可育性后代的隔离机制,若隔离发生在受精以前,就称为受精前的生殖隔离。

了解了这个定律,接下来我们就来看看著名的狮虎兽事件,这个我相信大家应该也不陌生了,深圳动物园就产下过几只,也就是雄狮和母虎两个不同的种类产下的后代,当然这还不是最奇特的,因为这并没有突破生殖隔离的定律!真正奇特的是狮虎兽的雌性还可以和其它的雄性交配,例如俄罗斯的一个动物园里的母狮虎兽就被一只非洲公狮上了,并且成功诞下了狮狮虎兽,也就是说上帝的生殖隔离限制并没有那么严格,不同物种杂交的雌性后代仍具有可育性!

再者比如说骡子,也就是生物课上老师常常在生殖隔离中说的马和驴产下的后代,说是不可育的。其实那时候光是它们能生下后代我就觉得很神奇了,不过,就是这么一个看似铁板钉钉的证据,还是被打破了的,64条染色体的马和62条染色体的驴产下的63条染色体的骡竟然也能繁衍后代,1988年在我国河南就出现了一只母马和雄驴产下的能生育的骡子。这简直就是个奇迹,它在与另一头雄驴杂交后,生下了一只被命名为驹的雄性幼崽!而且这个奇迹还不只发生过一次,1884年,摩洛哥就有同样的骡子分娩案例,并且全世界有记录的还不下于60次!

由此可见,生殖隔离也不是绝对的,相近的物种还是有可能产生可育的后代,当然像牛和狗这种就不可能的,目、科都不同,大自然还是要保证物种的相对稳定性的。那现在我们说回尼安特人和智人来,都属于灵长目人科,并且分道扬镳的时间也只有几十万年,地理隔离时间那就更少了,至于交配行为、个体差异应该基本差不多,所以产生可育后代也是有可能的!

不过它们也还是有一定的隔离的,据相关资料表明,人类常染色体都有一些来自尼人的成分,但是Y染色体以及线粒体DNA却没有来自尼人的成分,这可能是因为尼人由于常年洞穴生活的关系,产生了一些有害基因,于是无法和智人很好的融合,线粒体也一样,可能由于有害基因太多,慢慢被淘汰了!这也就是说,尼安德特人男性和智人繁殖的男性后代可能没有繁殖能力,只有女性有,而智人男性和尼安德特人女性产生的后代或许都能够繁殖!这也就导致在融合的过程中尼安德特人处于劣势,且智人是群体性的,种群数量往往大于尼人10倍以上,于是也就导致它们在和智人交叉生活的5000年后被淘汰了。

总之,从以上不同动物之间可以杂交出可育后代以及现代人的基因分布来看,尼安德特人和智人是有一定的生殖隔离的,只是不是那么严格,能够产生可育后代,而且可能还局限在于尼安德特人的男性比较多,因为我们现代人身体里的Y染色体基因上并没有尼安德特人的基因,线粒体DNA上也没有它们的单倍群!

尼安德特人与晚期智人为什么没有生殖隔离?

人类演化史上到底发生过什么?智人身体内为何会含有其它人种的基因?

人类这个物种还是比较特殊的,如果和其它物种比较来看,和我们亲缘关系较近的物种太少了,在人科人属下目前只有智人这一个物种。再看猫科动物,例如老虎甚至亚种就曾有过9个,当然随着灭绝,目前只剩下五个亚种了。

实际上在人类的发展演化史上,我们也曾有过其它16个兄弟姐妹,都是人科人属下的成员,但是在发展过程中都已经灭绝,目前只剩下智人一个物种。

按照常规的思维方式,不同物种之间存在生殖隔离,无法进行基因交流诞生可育的后代,就像是狮子和老虎之间虽然可以交配诞生后代,但是后代狮虎兽或者虎狮兽都是不可育的,这也是生殖隔离的一种,因为狮子和老虎属于两个物种。

但是随着基因技术的发展以及在考古学上的发现,科学家找到了古人类的化石,如尼安德特人和丹尼索瓦人,并且提取到了DNA完成定序工作。在对比过程年中发现,除非洲以外的中东和欧洲人类,他们有1%~4%的尼安德特人DNA。而现代美拉尼西亚人及澳大利亚原住民竟然含有6%的丹尼索瓦人基因。

(图中分别是智人、尼人和丹尼索瓦人曾经的分布)

虽然基因占比都不高,但也足以说明问题,在历史上的某个时期智人和尼安德特人、丹尼索瓦人发生过基因上的交流,他们不像是狮子和老虎之间诞生的后代不可育,而是这些交流的基因遗传了下来。从含有尼安德特人和丹尼索瓦人基因的现代人类中也可以明显地看出地域分布,这也表明了是智人在发展过程中走出非洲大陆,来到过尼安德特人和丹尼索瓦人的区域。

智人这个物种出现的时间相较于其他人种更晚一些,大约在20万年前在非洲大陆上出现,但是那个时期尼安德特人等已经发展了很久。智人从非洲大陆一路向外夸张,去到世界上的各大洲,自然就会遇到已经等待在那里的不同人种。

起初科学化认为其他人种的灭绝和智人有着直接的关系,因为那个时候我们已经学会了直立行走、发明制作工具并且使用工具,战斗力会更强一些也更聪明一些。但是随着基因技术的发展,发现现代智人体内含有尼人的基因,这意味着在智人和尼安德特人的会面中起初可能并不是剑拔弩张,而是曾经发生过通婚。

从结果来看,看似并不存在生殖隔离。但目前的观点还是认为尼人和智人存在生殖隔离,是完全不同的两个物种。因为生物演化是一个渐变的过程,生殖隔离的发生也是有一个发展过度带的,在那个期间会发生一些特殊情况,有的时候无法诞生可育的后代,而有的时候或许后代是可育的。

这也说明智人和尼人的亲缘关系作为两个物种来说,亲缘关系相对较近一些。但是在5万年前丹尼索瓦人灭绝,3万年前尼安德特人灭绝,他们都退出了历史舞台,只有智人延续至今。

我们可以看狮子和老虎之间的关系,它们是两个物种,但是生下的狮虎兽和虎狮兽并非是完全不可育,例如在一些特点条件下也存在“狮狮虎兽”、“虎狮虎兽”、“狮虎狮兽”和“虎虎狮兽”等。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。

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