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秦始皇祖母陵墓出土长臂猿,经DNA测序确认为新物种,这具有哪些重要意义?

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    宁愿测长臂猿也不愿意把大清第一潜水员捞出来测一测

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    星运
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    能测猴子的,能不能测猪的?

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    陈英雄
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    看看这是一个怎样的故事。

    2004年,西安郊外的一处工地上,考古学家正在挖掘一座古墓。这座墓距今2200多年,主人可能是夏太后——秦始皇的祖母。

    墓里有12个陪葬坑,装满了动物骨骼。豹猫、猞猁、亚洲黑熊、丹顶鹤,还有青铜链条和喂食器具。

    显然,夏太后生前喜欢在皇家园林里养珍禽异兽。去世后,这些动物陪她一起下葬。古人相信“事死如事生”,死后的世界也需要这些陪伴。

    在第12号陪葬坑里,考古学家发现了一具不完整的长臂猿头骨。

    当时没人觉得这有什么特别。

    这具骨头就这样在陕西省考古研究院的库房里放了十几年,直到2018年。

    第一个发现:一个“新属”的诞生[1]

    2018年,英国伦敦动物学会的Samuel Turvey博士来到西安。他是研究灭绝动物的专家,这具长臂猿骨骼引起了他的注意。

    为什么这具骨头这么有趣?

    我们先要了解一个背景:今天的陕西根本没有长臂猿。

    长臂猿只生活在热带和亚热带的森林里,主要分布在我国南方、东南亚一带。陕西在温带,离最近的长臂猿栖息地有1200公里。

    这意味着什么?

    意味着2000多年前,长臂猿的分布范围比今天大得多。

    也意味着某种原因导致陕西的长臂猿完全消失了。

    Turvey组建了一个国际团队,包括伦敦大学学院的Helen Chatterjee教授和亚利桑那州立大学的Alejandra Ortiz博士。

    他们要回答一个问题:这只长臂猿到底是什么物种?

    第一步:重建头骨

    骨骼出土时是不完整的,有些部分缺失或破损。

    研究者用三维扫描技术把残存的骨片数字化,然后在电脑里重建出完整的头骨形态。

    第二步:设定测量标准

    要比较不同个体的骨骼,需要统一的测量标准。

    研究者在头骨上标记了16个“地标点”(landmark)。

    这些点都是骨骼上容易识别、在不同个体间可以对应的位置。比如眼眶的最高点、颧骨和上颌骨的连接处、某颗牙齿的特定位置。

    有了这些地标点,就可以测量骨骼的各种数值:两点之间的距离、某个角度、某个区域的面积。

    这些数值可以用来定量比较不同个体的差异。

    第三步:大规模对比

    研究者把这只长臂猿的测量数据和数百只现代长臂猿的骨骼进行对比。

    对比的对象覆盖了长臂猿家族的四个属:白眉猿属(Hylobates)、冠长臂猿属(Nomascus)、黑冠长臂猿属(Symphalangus)、合趾猿属(Hoolock)。

    他们用的是多变量统计分析。

    简单说就是把十几个测量数值放在一起综合考虑,看这只古代长臂猿在多维空间中的位置更接近哪个属。

    结果发现:都不一样。而且差异非常显著,完全超出了正常的种内变异范围。

    具体表现在:

    它的颅骨前上部更宽大,前额后缘更高,看起来脑袋更圆。
    眉骨和眼眶上缘向下移,整个面部显得更平。
    颧骨的上颌缝变短,导致颧骨变窄,脸看起来更瘦削。
    牙齿的排列更松散,所有牙齿在面部的位置都更靠下。
    臼齿的咬合面积、上前牙的间角度、齿冠的轮廓、牙齿表面各个小尖的形态

    都和现存长臂猿有明显不同。

    所以,Turvey团队得出结论:

    这只长臂猿太独特了,不属于现存的四个属。

    所以他们建立了一个新属,命名为君子属(Junzi),种名是imperialis(帝国的)。

    合起来就是“帝国君子长臂猿”。

    “君子”这个词来自中国古代对文人学者的称呼,因为长臂猿在中国文化中一直被视为高雅、有灵性的动物,是文人墨客喜欢的宠物。

    这个发现为什么重要?

    因为这是第一次确认:猿类在很久以前也因人类活动而灭绝。

    在此之前,虽然所有人都知道现存猿类濒临灭绝,但科学界一直认为在工业革命之前,人类虽然会猎杀动物,但不至于让大型猿类完全消失。

    帝国君子长臂猿打破了这个观点。

    秦代的我国中部,人口密集,农业发达。大片森林被砍伐用于耕地、建设、烧柴。这段时期气候相对稳定,没有重大的自然灾害,那么长臂猿的灭绝只能归因于人类活动。

    长臂猿对栖息地的要求非常高。

    它们生活在树冠层,用长臂在树枝间摆荡移动,这种运动方式叫“臂行”(brachiation)。它们需要连续的森林冠层才能活动,一旦森林被砍断,种群就会被隔离。

    小的隔离种群很容易因为近亲繁殖、遗传多样性下降而走向灭绝。

    但是,故事在2025年发生了变化。

    2025年,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的付巧妹团队决定用古DNA技术重新研究这具标本。[2]

    为什么要用DNA?

    因为DNA是更直接的证据。

    形态可能因为环境、食物、生活方式而改变,但DNA记录的是真实的遗传关系。

    如果两个物种的DNA很相似,说明它们在进化树上的位置很接近(即使外表看起来差别很大。)

    但从2200年前的骨骼中提取DNA,很难。

    因为DNA是生物大分子,生物死后DNA会开始降解。水解反应会切断DNA链,氧化反应会破坏碱基,微生物会进一步分解DNA。

    时间越长,保存条件越差,DNA降解得越严重。到最后,可能只剩下几百、几十个碱基对长度的小片段,甚至完全消失。

    2200年,对DNA来说是很长的时间。好在陕西的气候相对干燥,土壤环境也相对稳定,这有利于DNA的保存。

    但即便如此,能提取到的DNA质量也不会太好。

    付巧妹选择了牙齿。

    因为牙齿是保存古DNA最好的部位之一。

    牙齿外层有坚硬的牙釉质,内部有致密的牙本质,中间有牙髓腔。牙釉质和牙本质像盔甲一样保护内部,阻挡水分、微生物、氧气,这让牙齿内部的DNA降解速度比骨骼慢得多。

    研究者小心翼翼地钻开牙齿,从牙本质和牙髓中提取DNA。他们用的是目前最先进的古DNA提取技术,能够回收极其微量的DNA片段。

    提取出DNA后,研究者首先测序了线粒体基因组

    为什么不测核基因组?

    因为每个细胞只有一个细胞核,但有成百上千个线粒体。这意味着线粒体DNA的拷贝数比核DNA多得多。在保存不佳的古代样本里,线粒体DNA更容易检测到。

    而且,线粒体DNA在母系遗传,不发生重组,演化速度相对恒定,非常适合用来构建系统发育树,追溯物种间的亲缘关系。

    为了确保结果可靠,团队做了大量的对照工作。

    他们对18种现存长臂猿进行了全基因组重测序,建立了迄今最完整的长臂猿基因组数据库。
    他们还从另外两个古代长臂猿样本中提取并测序了线粒体基因组。

    有了这些现代和古代的参照数据,就可以准确定位帝国君子长臂猿在进化树上的位置。

    接下来是系统发育分析。

    简单说就是根据DNA序列的相似性,重建物种之间的演化关系,画出一棵“家谱树”。

    DNA序列越相似,说明两个物种的共同祖先越近,在演化树上的距离越近。DNA序列差异越大,说明分化时间越久远。

    研究者把帝国君子长臂猿的线粒体基因组序列和所有现存长臂猿的序列进行比对,计算相似度,然后用系统发育学的方法构建演化树。

    结果出来时,所有人都很意外。

    帝国君子长臂猿的线粒体基因组和冠长臂猿属(Nomascus)的物种高度相似。

    在演化树上,它明确地落在冠长臂猿属的分支里。

    更具体地说,它和海南长臂猿(Nomascus hainanus)的关系最近。

    这意味着什么?

    意味着它不是一个独立的属,而是冠长臂猿属的一个种。

    2018年基于形态建立的新属,被2025年的DNA证据推翻了。

    另一个重要发现

    团队的研究还解决了一个困扰学界多年的问题:

    长臂猿四个属之间到底是怎么分化的?

    过去很多研究用形态、行为、部分基因数据试图解决这个问题,但结论不一致。

    有的研究认为冠长臂猿属(Nomascus)和合趾猿属(Hoolock)关系更近,有的研究认为和黑冠长臂猿属(Symphalangus)更近。

    付巧妹团队用全基因组比对分析,终于给出了答案:

    Hylobates(白眉猿属)最早分化出来,然后依次是Nomascus(冠长臂猿属)、Symphalangus(黑冠长臂猿属)、Hoolock(合趾猿属)。

    这些发现为什么重要?

    从几个层面来讲。

    第一,它改写了我们对灭绝史的认识

    这是第一个被确认的、在历史时期因人类活动而灭绝的猿类物种。

    这打破了一个长期的观念——认为在工业化之前,人类虽然会猎杀动物,但不至于让整个物种消失。

    秦代距今2200多年。那时没有机械设备,没有现代武器,人口密度也远不及今天。但就是在那样的条件下,人类活动依然能让一个物种彻底消失。

    原因很简单:长臂猿太依赖森林了。它们不能在地面长时间活动,不能跨越开阔地带。森林一旦被砍断,种群就被隔离。小的隔离种群很脆弱,容易因为近亲繁殖、疾病、偶然事件而灭绝。

    秦代的大规模农业开发、城市建设、木材需求,导致中原地区的森林大幅减少。长臂猿的栖息地越来越破碎,种群越来越小,最终走向灭绝。

    第二,古DNA技术的潜力

    十年前,从2200年前的样本中提取DNA几乎是不可能的。

    但现在,随着测序技术的进步、古DNA提取方法的改进、污染控制的加强,我们可以从越来越古老、保存越来越差的样本中获取遗传信息。

    这种技术让我们能够:

    纠正仅基于形态做出的分类错误。形态受环境影响大,可能误导我们对物种关系的判断。DNA提供了更直接的证据。

    重建物种的真实演化历史。通过比较不同物种的DNA序列,我们可以画出准确的“家谱树”,知道谁和谁是近亲,谁先分化,谁后分化。

    了解古代种群的遗传多样性。通过分析DNA,我们可以知道过去的种群有多大,遗传多样性有多高,经历过哪些瓶颈事件。

    追溯物种的起源和扩散。

    第三,揭示了长臂猿多样性确实在逐步丧失

    帝国君子长臂猿不是个例。

    中国灵长类学会理事、长臂猿专家范朋飞评论说:

    “它再次证实了全新世以来,甚至是华夏文明以来,长臂猿经历了分布区的明显退缩、种群的大规模下降,并且导致了一个甚至多个未知物种灭绝。”

    我们来看看今天长臂猿的处境。

    全球现存20种长臂猿,分属4个属。但73%的亚洲灵长类面临生存威胁。其中长臂猿的处境最不好,因为它们完全依赖森林,无法在破碎化的栖息地中生存。

    海南长臂猿是世界上最濒危的灵长类之一。

    全球仅存约26只,全部生活在海南岛霸王岭自然保护区的一小片森林里。这个物种距离灭绝只有一步之遥。

    任何一场疾病、一次台风、一场火灾,都可能让它们彻底消失。

    白掌长臂猿和白颊长臂猿在我国已经功能性灭绝,超过10年没有野外记录了。

    虽然在东南亚还有种群,但在中国的分布已经彻底消失。

    根据估算,过去一万年里全球约有11.1种灵长类灭绝,猿类的灭绝概率高达57%。

    第四,为保护工作提供了科学依据

    他们对18种现存长臂猿进行的全基因组分析显示:

    这些物种的遗传多样性都不高,很多种群规模小,近交程度严重。

    这意味着它们对环境变化的适应能力很弱,对疾病的抵抗力也很差。


    研究还有一个发现:

    通过比较基因组学和转基因小鼠实验,团队确定了长臂猿长臂的遗传基础。

    他们发现Sonic Hedgehog(SHH)基因的一个205个碱基对的缺失与长臂猿四肢伸长有关。

    SHH基因是控制胚胎发育的关键基因之一,尤其是四肢的发育。

    这个205bp的缺失发生在基因的调控区域,改变了基因的表达模式,导致长臂猿的四肢在胚胎发育时期生长得更长。

    这个发现从基因层面解释了长臂猿最显著的身体特征。

    但可悲的是,进化用了几百万年塑造的特征,在栖息地丧失面前却毫无用武之地。

    长臂猿进化出长臂是为了在树冠层摆荡,但如果树都没了,这些适应又有什么意义?

    参考

    1. ^Samuel T. Turvey et al. ,New genus of extinct Holocene gibbon associated with humans in Imperial China.Science360,1346-1349(2018).DOI:10.1126/science.aao4903
    2. ^Wang S, Chen Z, Luo A, et al. Genome sequences of extant and extinct gibbons reveal their phylogeny, demographic history, and conservation status[J]. Cell, S0092-8674 (25) 01181-X.

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    高sir
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    已知1现在的技术连新物种都能测出来

    已知2康雍乾的墓地和尸骨是找到了的

    怪不得查先生写的小说那么多暗喻

    怪不得猪尾巴要驱除鞑虏

    原来满遗和上层什么都知道

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    不休独舞
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    Dickens Nobel
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    dfafragrag
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    大漠孤烟
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    不让康熙做核酸是因为洪码了么

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    半村森林
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    大明忠臣洪承畴
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    淮哥哥真的很帅
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    颓废小海豹
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    dw9249
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    铑铯铍
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    我,康熙,v我50,购买氧气,出来赐你通天纹,国姓洪。

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    桐书
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    重要意义就是洪承畴是康熙的亲爹 老母猪佟佳氏被老洪给拱了 顺治是绿帽怒 找老洪当单男

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    又赢了捏
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    会飞的喵
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    康熙在水里七八十年了,救一下啊。

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    微风而来111

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