基因考古

1885年，德国小镇博尔纳居民饲养的马群爆发了一种奇怪的传染病，被传染的马先是走路打晃，易受惊，几周后便会站立不稳，翻白眼。兽医们查不出病因，束手无策，只能眼睁睁地看着病马相继死亡。此后这种传染病继续在世界各地传播，但直到1970年科学家们才分离出了致病因子——一种单链RNA病毒，后被命名为博尔纳病毒（Borna Virus）。这种病毒可以入侵多种恒温动物，包括人类。

进一步研究表明，博尔纳病毒是唯一一种永久存在于宿主细胞核中的RNA病毒，它的整个生命周期都在细胞核内完成。那么，这种病毒为什么会逃过了人类免疫系统的追杀呢？大阪大学的生物学家朝长启造（Keizo Tomonaga）博士猜测它模仿了某种人类蛋白质，迷惑了免疫系统。为了证明自己的假说，他筛查了人类的蛋白库，果然发现了两种人类蛋白质和博尔纳病毒的外壳蛋白非常相似，也就是说，人类细胞居然能够制造出与博尔纳病毒外壳同源的蛋白质来，这是怎么回事呢？

说起来，这件事并不稀奇。科学家早就知道，人类基因组中有大约8%的DNA来自病毒，科学家们甚至可以分析出这些病毒分别是在何时感染了人类的祖先。问题在于，不是所有的病毒感染都会在人类基因组中留下印迹，这就好比说，并不是所有的动物尸体都会变成化石，只有坚硬的骨骼和牙齿才有可能被保留下来。大多数病毒虽然也会把宿主细胞搅得天翻地覆，但如果它们没有把自己安插到宿主生殖细胞的DNA中，就不会遗传下去，也就不会在宿主的基因组中留下记号。于是，目前已知的那8%的病毒DNA全部来自“逆转录病毒”（Retrovirus），因为只有这种病毒能够把自己插入到宿主DNA中，并作为宿主基因组的一部分而遗传下去。

博尔纳病毒不是逆转录病毒，但朝长启造博士的研究表明这种病毒很可能也以某种未知的方式在宿主的基因组中留下了自己的记号。为了证明这一点，朝长启造筛查了234种已完成测序的基因组，发现博尔纳病毒出现在好几种动物的基因组中，其中就包括灵长类。通过分析它们的DNA序列，朝长启造甚至推测出博尔纳病毒大约是在4000万年前的某一天感染了灵长类的祖先，那个被感染的动物不但活了下来，还成功地传宗接代，并经过漫长的演化变成了今天的人类。

这篇论文发表在2010年1月7日的《自然》（Nature）杂志上，这是迄今为止发现的第一例“非逆转录病毒”留下的遗传痕迹，证明并非只有逆转录病毒才能成为“基因化石”。

事实上，像这样通过基因分析来研究生物演化史的论文在近几年的生物学杂志上层出不穷，所用的方法也各有千秋。比如，2009年11月25日出版的《美国人类遗传学杂志》（American Journal of Human Genetics）上发表了新加坡基因研究所刘建军博士等人提交的一篇论文，研究人员分析了来自中国10个省市6000多名汉族人的基因，考察了35万个“单核苷酸多态性”（SNP）的分布模式，画出了世界上首张汉族人遗传图谱。结果显示，汉族人的基因多态性分布只有“南—北”这一个维度，不像欧洲那样存在“南—北”和“东—西”两个维度。也就是说，汉族人的迁徙路径主要是南北方向的，住在同一纬度的汉族人其基因型大致相同，但同一经度的汉族人基因型就没有这种关联度了。这一结果与历史学研究大致吻合。

研究人员还对比分析了日本人的SNP，发现其与中国北方人的基因型很相似，两者只有0.18%的差别。相比之下，中国南北方汉族人的基因型差异大约为0.37%，这说明居住在中国北方的汉族人与日本人的血缘关系甚至要比与南方汉人更近些。

当然，居住在北京、上海和新加坡的汉族人则不符合这个规律，这说明大城市的人口流动范围显然要比中小城市大得多。

比起传统考古，基因考古不但更加准确，而且还具有一定的实用性。比如，绘出这样一张汉族人遗传图谱有助于研究疾病与遗传的关系，因为这样的研究必须首先按照基因型对人群进行正确的分组：来自四川的病人到底是和同纬度的湖北更接近呢，还是和同经度的甘肃分为一组？上述研究证明前者更恰当。

同样，朝长启造博士关于博尔纳病毒的研究也为精神疾病领域的研究提供了一种新思路。原来，博尔纳病毒通常只攻击动物的神经系统，受感染的动物最先表现出来的症状就是行为异常。朝长启造博士的研究表明博尔纳病毒早已嵌入了人类的基因组，并且会在某种情况下被启动，制造出和病毒同源的蛋白质来。有人推测，这种潜伏已久的病毒也许正是人类精神疾病的病因，包括精神分裂症和某些情绪障碍在内的精神疾病也许正是这段病毒DNA所造成的。■（文 / 袁越） 考古科学科普基因