中国北方古代人群的遗传结构研究(第二届中国考古学大会公共考古讲座纪实)
10月23日晚7点,“走进·考古”学术沙龙系列即第二届中国考古学大会公共考古讲座由吉林大学生命科学学院周慧教授主讲,题目为“中国北方古代人群的遗传结构研究”,讲座在电子科技大学清水河校区学生活动中心创咖啡举行。本次讲座对遗传结构方面的知识进行了拓展,同时也激起了同学们对遗传领域的兴趣。
周慧教授
讲座开始,教授讲解了一些遗传学的基本内容使同学们能迅速进入遗传科学的世界中,尽管同学们有一定高中知识基础,但周慧教授悉心的讲解使同学们对遗传学有了进一步的认识。
周慧教授首先介绍了北方的基本情况:大约在一万年以前,中国北方古代人群的生业模式以原始的狩猎采集为主。距今一万年左右,狩猎采集的生活方式开始转变,农业开始萌芽和发展,农业文化随后成为我国主流文化。距今3000多年左右,气候变冷,北方农业部分退化,游牧开始出现并快速发展。并指出考古学证据表明西辽河流域和黄河流域早期农业文化中心的形成和发展相对独立。进而提出这两个农业文化中心人群对中国北方早期人类遗传分布模式的构成,甚至对现今人群的遗传构成具有重要的遗传贡献。
随后周慧教授就遗传学实验技术路线进行了拓展,实验路线以样本采集、样本处理为基础,进而进行DNA抽取,从而实现PCR短片段的扩增及DNA建库,以保证测序及APLP分析和二代测序的顺利进行,再将所得数据进行分析得到自己所需要的信息。
紧接着周慧教授分析了不同时期的不同人群分布,以及其文化的连续性和人群遗传连续性的关系。将新石器时期以来分为三个阶段:
一、新石器早期:狩猎采集人群——河北姜家梁遗址人群的遗传结构;
二、新石器早中期:农业人群——仰韶遗址群、西辽河遗址群、磨沟遗址、横北遗址、陶家寨遗址等人群的遗传结构;
三、距今3000年以来:游牧人群——井沟子遗址、蘑菇山汉代鲜卑遗址、岗嘎室韦遗址、蒙古国境内的Khermen Tal遗址和Zaan Khoshuu遗址人群体遗传结构;
接下来她着重对三个遗址群进行了分析。
首先是向同学们展示了桑干河流域新石器遗址姜家梁遗址的情况及其对遗传考古的贡献。作为最大最早发掘出人类遗骸的遗址,姜家梁遗址在早期发掘时发现其至少包含了9处房址以及78座墓葬。对下层房址样本进行碳同位素测年,考古学家推测姜家梁遗址距今应有6850±80年。考古学研究表明姜家梁遗址是以采集狩猎为主的生活方式,该遗址位于桑干河流域,地处于华北地区,位于北方的西辽河流域农业中心和南方的黄河流域农业中心之间,由于此地区环境因素并不适合农作物的生长,桑干河流域农业发展缓慢,直到4300年前,狩猎和采集的生活方式在人群中仍然占据着主导地位。同时发现线粒体单倍群D、A、G、B和M10在姜家梁人群中分布频率较高,也是中国东北地区古代人群和现今人群中最常见的单倍群。而线粒体单倍群C、Z、F和R在姜家梁人群中频率相对较低。同样的,它们也低频存在于中国东北的古代人群中。姜家梁人群所包含的这些线粒体单倍群都是中国北方自古以来最常见的单倍群,从而说明姜家梁遗址人群属于中国北方古代的本土人群。同时没有非中国北方的外来人群向姜家梁人群融入的迹象,比如在新疆天山北路遗址中出现的西部欧亚大陆的线粒体单倍群U和W在姜家梁遗址中均无发现。对Y染色体单倍群研究表明:河北地区新石器时期采集狩猎人群主要是N1c。5000年前西辽河地区N1*人群大量迁入。
讲座现场
她接着重点介绍了西辽河流域遗址群,西辽河流域位于中国东北地区,最早的植物驯化证据可以追溯到距今8500年以前的兴隆洼遗址。到了红山文化时期(4500–3000B.C.),黍粟等植物已经成为当时人们重要的食物来源之一,这表明农业生产已经具有一定规模。小河沿文化(3000–2200B.C.)以及夏家店下层文化(2200–1600B.C.)时期,农耕所代表的生活方式所占的比例进一步增加,农业得到了进一步发展。在距今3000年左右,此地区的气候开始变得更为寒冷干旱,环境也转变向以草原为主的生态系统,因此催生了大量以畜牧–游牧为主的文化,农业文化开始消退。但是一部分早期的农业文化特征却传承了下来,比如说从红山文化开始的玉制品在后来文化中的大量应用。西辽河流域人群线粒体主要单倍型类群包括A,B,D,G,和N9a。牛河梁遗址人群线粒体结构较为独特(高频的N9a)。哈拉海沟遗址和大甸子遗址农耕人群线粒体构成较为相似,遗传距离较小,说明从新石器时期到青铜时期农耕人群母系遗传具有一定传承。西辽河流域农耕人群表现出对现今北方汉族和北方少数民族具有一定的遗传贡献作用。Y染色体方面,N1*(非N1a,非N1c)在新石器时期农耕人群中占据着主导地位,说明单倍群N1*在西辽河流域农业起源,发展和扩张过程中具有重要的作用。而到了青铜时期,农耕人群中N1*比例相对减少,单倍群O3比例上升,暗示了黄河流域农耕人群北上扩张的过程。单倍群C主要集中在西辽河流域青铜时期游牧人群中,可能代表了西辽河流域以北的草原文化人群。
接下来周慧教授给同学们补充仰韶遗址群文化的发现及特点。仰韶文化距今大约5000~7000年,属于新石器时期文化范畴。1921年在河南省三门峡市仰韶村最先被发现的仰韶文化的分布范围大致以黄河各支流交汇的中原地区为中心区域,日常用的陶器大都以红陶或者红褐陶为主,这些陶器主要呈红色,上面常彩绘着几何型图案或者动物型花纹,属于仰韶文化最为明显的特征,因此仰韶文化也被称为彩陶文化。
然后,周慧教授介绍了距今2000多至3000年的井沟子(东胡)遗址、距今1000年岗嘎(室韦)遗址、以及蒙古国境内的Khermen Tal(柔然)遗址和Zaan Khoshuu(多个时期)古代群体遗传学研究及其基因分析:井沟子(东胡)名称是由于他们居住在匈奴以东的地域而得名,从早商开始一直到汉代存在了1300多年(1600B.C.----206B.C.)。东胡后期被匈奴打败之后,残余部分分成乌桓和鲜卑。随着匈奴被汉朝打败后,鲜卑向西扩增占领匈奴故地迅速强大后,建立了北魏政权。从魏晋时期鲜卑建立了北魏开始,历经辽契丹族对东北、蒙古高原和华北部分地区的统治,金对淮河以北整个中国的统治,蒙古族建立元朝以后,多元一体的中华民族便在农耕和游牧两个文明的冲撞、交流与融合中,一步一步地完成了由分散到统一的过程。2014年中蒙联合考古队发现并发掘了蒙古国境内的和日门塔拉遗址。根据埋葬方式、埋葬器物,考古研究者认为是柔然遗址。匈奴建立了第一个游牧政权,鲜卑建立了第二个游牧政权。柔然建立了第三个草原游牧政权,占领了欧亚草原大部分区域,控制了丝绸之路150年左右。
接着教授引领同学讨论并对材料进行分析得出了以下结论。
1.东胡游牧人群父系单倍型是C2b1a1b1,F3889(F3830下游分支)
2.东胡、鲜卑人群对柔然人群有直接的遗传贡献
3.蒙古草原各个不同名称的古代游牧人群有着共同的祖先来源
周慧教授紧接着总述古代北方游牧民族的文化贡献:
中国北方游牧民族主要指的就是生活在长城以北草原、荒漠和森林地带的游牧人群,包括匈奴、东胡、乌桓、鲜卑、柔然、突厥、契丹、室韦、蒙古等民族。
逐水草而居的生活方式造成了游牧人群开放与扩张的强势文化性格。而北方草原荒漠地带恶劣的天气环境与南方气候适宜、土地肥沃的情况形成了鲜明的对比。
北方草原游牧民族在中国历史上有着重要的贡献,游牧民族历史的研究对于我们了解中华民族的形成与发展有着重要的作用。
讲座现场
最后教授从父系母系两方面对研究内容、基因材料进行了简单总结。
一、母系方面
新石器以来中国北方不同时间不同地域的古代人群母系的线粒体单倍型构成基本相同,D单倍型占有很高比例,一些单倍型从古一直延续至今。
1,7000-6000年前的采集狩猎姜家梁遗址中:D、A、G、B和M10频率较高,C、Z、F和R频率较低。
2,6000-3000年前西辽河地区早期农业以及晚期游牧人群中:D、A、G、B、F和N9a约占总人口数量的64.28-92.3%。
3,5000-2000年前黄河流域仰韶人群农业人群中:D、A、G、B、F和M10占总人口数量的75%以上。
二、父系方面
新石器以来中国北方不同时间不同地域的古代人群父系的Y染色体单倍型构成大不相同。
1,7000-6000年前的采集狩猎姜家梁遗址以单倍型N1c为主。
2,6000-3000年前西辽河地区早期农业人群以单倍型N1*为主。
3,5000-2000年前黄河流域仰韶人群农业人群以单倍群O3为主。
4,2500-1000年前长城以北游牧人群以单倍型C2b1a-F3918为主。
同学提问
在提问环节同学们也表现的很积极,提出了一些有价值的问题,教授也做出了有说服力的回答。如:
有一位同学询问国外基因在遗址中是否有体现?周慧教授耐心的回答“在新疆地区如小河遗址中,中亚、西亚以及欧洲基因表现明显”。也有同学对北美为何基因结构单一有所疑惑,教授回答到“这并不是指现在北美人群基因单一,早在一万多年前,亚洲北部少数人群经过几次迁移进入北美,迁移的人群人数很少,慢慢扩散,所以基因比较单一的。”有一位来自河北大学的同学问为何父系基因不相同母系基因大多相同?周慧教授回答道“可能因为社会分工不同,女性在一大片地区都能存活,而男性因为打猎或战争等因素存活率较低,造成了父系母系基因流传方式有所不同。”
至此,随着同学们热烈的掌声,本次学术交流沙龙圆满结束。
文字整理:四川会务组 余悦婷、 吴睿林
摄影:余悦婷
审核:万娇
责编:荼荼 韩翰