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男女是三分天註定七分靠打拼?才怪,性別系統超複雜——《變身妮可》

時報出版_96
・2017/06/12 ・3924字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

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  • 【科科愛看書】我們的性別,到底是如何決定的?由天氣、運氣還是神的旨意?多年以來,我們漸漸知道性別背後的科學根據,然而,仍然有太多未知是我們不曾發現的。跟著《變身妮可》一起走過跨性別女孩與她家庭的成長之路,相信在這條路上,唯有更多的理解方能帶來尊重及包容。

生男生女誰決定?哲學家各有奇招

人們總認為他們可以控制新生兒的性別,或至少能影響新生兒走向男性或女性的方向。

古羅馬人相信,懷孕女性將一顆雞蛋放在靠近胸部之處就能生出男孩;亞里斯多德也認為受孕當天吹北風會生男孩,吹南風就會生女孩。西元一世紀,老普林尼曾列出一份增加生出男孩機率的方法清單:無論男性或女性,都該在受孕前連續四十天的晚餐前飲用三杯含有水蓼種子之水,或飲用由帕德南草雄蕊汁與葡萄乾釀酒混合而成的飲品。另外還有個絕對能成功生兒子的絕招:吃雞睪丸。

西元二世紀的希臘哲學家蓋倫也不干示弱地提供了以下建議:女性如果要生男孩,交媾前一定要在右腳綁上屬於孩童的白緞帶,男性則該在過程中保持右側躺於床面。就連惡作劇都可能影響孩子性別──只要在本人不知情的狀況下把荷蘭芹放到孕婦頭上,她下一個提到的人的性別就會決定孩子的性別。

希波克拉底的解決方式或許最簡單,但也最令人痛苦:想生女孩,就把男人的右邊睪丸綁起來;想生男孩,就把左邊睪丸綁起來。

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綁起來就可以生男孩?也太痛苦了吧!圖/By congerdesign @Pixabay

當代理論稍微複雜一點,但比較沒壞處,舉例來說,帶有X染色體的精子會製造出女孩,相對於帶有Y染色體的精子,它們游得比較慢,但活得比較久,因此如果想生女孩,就要在排卵前幾天性交,這樣才有時間讓帶有Y染色體的精子死光。

男女天註定?其實我們最初都是無性別

我們所確知的是:人一開始都屬於無性別,至少就性解剖學而言確實如此。我們的二十三對染色體使我們在基因上成為男性(XY)或女性(XX),但參與性認同發展階段的至少有五十對基因,且在初期階段的表現程度各有不同。

然而性解剖學大多由荷爾蒙決定,我們一開始在子宮中擁有一個類似性器「芽」的組織,另外在肛門旁有個洞,如果睪酮增加,胎兒就會往男性方向發展,芽會長成陰莖,洞周遭的組織則會融合形成陰囊(這形成了從陰囊延伸到陰莖的那條「接縫線」)。此外還會有抑制荷爾蒙阻礙男性發展出女性的內生殖器。

如果沒有睪酮,胚胎就會往女性方向發展:那個開口會成為陰道與陰唇,芽則成為陰蒂。

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生殖器的性分化大約在第六週時發生,但大腦的性分化,包含性別認同和性別行為設定,卻有一大部分是另外發展的。荷爾蒙在此仍扮演重要角色,睪酮的激升會間接「男性化」部分胎兒的大腦,使大腦結構和功能活動產生微妙但明確的分化。舉例來說,女性在大腦前葉表層底下那條名為直腦回(straight gyrus)的中線比男性約大百分之十,科學家發現這條直腦回與社交認知高度相關──也就是人際意識。

然而,同樣一批科學家也提醒,生理性的差異並非固著且絕對無法被改變。在成年人身上,他們發現無論生理性如何,只要直腦回愈大,個體行為便會愈女性化。

成年人的直腦回(圖中黃色標記處)愈大,個體行為便會愈女性化。圖/By Gray, colourd by was_a_bee. – File:Gray729.png, Public Domain, Wikipedia Commons

對於大多男性而言,男性荷爾蒙的對大腦的作用對於男性的性別發展至關重要。X染色體上任一雄激素受器上只要產生一個突變,就能造成雄激素不敏感症候群(androgen insensitivity syndrome),導致腦部的男性化作用失敗,當這種情況發生,嬰兒出生雖帶有男性染色體(XY),也確實擁有睪丸而非卵巢,但同時會有一個短陰道,而且外在模樣是女性。這個孩子長大後的性別認同也會幾乎完全傾向於女性。

生理性別/心理性別大不同

換句話說,我們的生殖器和性別認同不是同一件事。性解剖學和性別認同源自兩組不同的發展系統,在我們出生之前走的是不同的神經途徑,發展時間點也不同。雖然兩者同為基因和荷爾蒙作用的結果,性解剖學和性別認同的結果也通常相符,但過程中仍有數十種生物事件足以影響後者,導致兩者之間出現差異。

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大腦和身體是作為「人」的兩個非常不同的面向,尤其是在性與性別這方面。我們是誰,男生或女生,當然是大腦作用的結果,但我們出生時的外表、進入青春期的樣貌、受誰吸引或行為表現──像男生、像女生、或者是介於兩者之間—全都是不同群腦細胞以不同模式成長作用的結果。最終的個別認同是生物作用的結果,是性荷爾蒙與大腦發展的交互作用,由於這段過程是在子宮中緩慢進行的,所以還會遭遇許多環境影響因子。

在實驗室中用動物作為模型研究性別認同是不可能的事,畢竟我們無法知道一隻雄性猴子是否感覺自己是隻雄性猴子。我們也沒有針對跨性別者的研究模型,沒有相關實驗室協議、也沒有相關的雙盲、安慰劑控制或隨機試驗。我們有的就是人類,每個人通常在毫無思考的情況下試圖理解自己是男性、女性、或介於兩者之間。

因此最後產生的排列組合有無限多種。有些人的染色體是一個性別,但性器官卻屬於另一性別;另外有些人出生時擁有男性生殖器和睪丸,但體內又有子宮和輸卵管;甚至還有人同時擁有男性生殖器、小睪丸和卵巢。然後也有 2010 年在澳洲發現的那種案例:一位孕婦即將生產第三個孩子,卻被發現身體裡大部分細胞染色體屬於男性。怎麼可能呢?那位女性應該本身就是雙胚胎的結果,也就是一個男孩和一個女孩在她母親的子宮中結合。根據性器官判斷,她是女性,但基因卻同時屬於男性及女性,這被稱為「嵌合現象」(chimerism)。有些人則擁有非典型的染色體組合,像是 XXX 或 XXY 或 XYY;還有人體內不同組織的染色體排列不同,被稱為鑲嵌現象(mosaicism)。

性別的排列組合有非常多種。圖/By OpenClipart-Vectors @Pixabay

除了染色體之外,任何與荷爾蒙平衡有關的突變與改變都會使性發展朝向不同方向,而且完全無視於染色體怎麼「說」。科學家已經辨識出超過二十五個可能影響性發展方向的基因,隨著 DNA 排序的進行,他們也發現這些基因非常多變異可能。超過四十年來,研究者也清楚微嵌合現象時常發生,也就是來自男性胎兒的幹細胞會跨越胎盤進入母體,而母體的幹細胞也會跨越胎盤後進入男性胎兒,但直到最近,他們才發現這種交換結果會維持一輩子。

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因此,沒有一件事能獨力決定性別,那其實是個系統,跟所有其他系統一樣的是,任何微小的改變或中斷都可能造成非截然二分的結果,也就是出現非全男或非全女的個體。其實,根據布朗大學(Brown University)性別研究員安妮.佛斯托—史德林(Ann Fausto-Sterling)指出,每一百個新生兒中就有一個新生兒的性解剖結構並非標準男性或女性,過去這些人被稱為雌雄同體(hermaphrodite),但今日的科學家估計,每兩千位新生兒中就有一位在出生時擁有非典型的外生殖器,因此必須諮詢性分化方面的專家。

間性人的性別可以被醫生決定?

歷史上而言,醫生在間性人(inter-sex)出生時所做的處置鮮少基於生物因素,反而往往基於文化期待和刻板印象。最常見的例子是外生殖器形狀曖昧,比如女嬰擁有過大陰蒂或男嬰擁有過小陰莖。1970 年代,部分醫院決定處置的基準主要是陰莖的長度,如果男嬰的陰莖短於一般站立排尿所需的 2.5 公分,就會被判定為女性。這些案例中的醫療專業人員通常無法接受外生殖器曖昧,所以大多會要求家長在嬰兒出生時立刻決定他們的性別,好交由外科醫生「修正」問題。

醫生在間性人(inter-sex)出生時所做的處置鮮少基於生物因素,反而往往基於文化期待和刻板印象。圖/By 3dman_eu @Pixabay

1956 年 8 月 14 日,紐澤西一位信仰天主教的母親就面臨了這種狀況,她的新生兒看不出是擁有過大陰蒂還是過小陰莖,因為沒人可以確定,不知所措的醫生還把母親鎮靜昏迷了三日,就為了爭取時間想出解決方法。最後他們建議家長把嬰兒視為男性,所以父母帶著名叫布萊恩的嬰兒回家,但十八個月後,醫生卻經由手術發現布萊恩擁有子宮和卵睪體──也就是同時擁有卵巢與睪丸的組織。

由於發現了子宮,醫生通知家長之前判斷錯誤,布萊恩其實是女孩,所以他們移除了她過小的陰莖(或者說過大的陰蒂),而布萊恩也被重新命名為邦妮。醫生還建議他們該假裝沒這回事,並丟掉所有嬰兒穿得像男孩的照片。基於相信醫生的專業,家長完全遵循這些建議。

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邦妮八歲時又接受了一次手術,目的是移除卵睪體的睪丸組織,但家長只跟她說是為了讓她肚子不再痛。邦妮直到十歲才得知真相,雖然深感困擾,但她選擇保守祕密,專注學業,並避開所有親密關係。最後她從麻省理工學院以數學學士身分畢業,創立了一間科技公司。

接近四十歲時,她與一位性別專家通信,並在《科學》(Science)期刊上刊登了一封公開信,希望徵求擁有間性人經驗者加入當時尚未成立的「北美間性人社團」,最後署名為:雪若.卻斯(Cheryl Chase)。沒想到來信非常踴躍,社團迅速成立,而雪若.卻斯也成為間性運動的代言人。她呼籲醫生不該直接對間性嬰兒動手術,而是到適當的年齡後交由他們自己決定。


 

 

 

 

本文摘自《變身妮可:不一樣又如何?跨性別女孩與她家庭的成長之路》,時報出版

 

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時報出版_96
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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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貝多芬頭髮保存 DNA,讓台灣人肝同身受
寒波_96
・2023/04/26 ・2722字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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貝多芬,是歷史上最知名的音樂家之一。2023 年問世的論文報告貝多芬的基因組,得知他有肝硬化的遺傳高風險,另外還感染 B 型肝炎病毒,令台灣人肝同身受。

符合一般人心目中貝多芬形象的畫像。圖/GL Archive/Alamy

貝多芬留下很多頭髮,哪些是真的?

貝多芬在公元 1770 年 12 月 16 日出生,1827 年 3 月 26 日去世。他在生前就非常知名,去世後名聲歷久不衰,相關研究很多,這項研究從遺傳學切入,獲得寶貴的新觀點。

貝多芬去世後留下一些遺物,但是不見得是真品。這項研究由 8 份獨立收藏的頭髮抽取 DNA,據說源自貝多芬不同年紀留下的頭髮。

8 份樣本,有 1 份「Kessler」的 DNA 含量不足,其餘 7 份足夠分析。5 份長期由不同人保存,遺傳訊息卻完全一致,應該就是貝多芬本人的。其餘 2 份看來分屬沒有關係的 2 個人,顯然不是貝多芬的頭毛。

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很可能來自貝多芬的 5 份頭髮。圖/參考資料1

值得一提的是,「Hiller」頭毛之前檢驗出重金屬,有人藉此提出貝多芬去世前健康惡化,和重金屬中毒有關。但是這回得知這根本不是貝多芬的頭髮,推翻此一論點。

貝多芬的Y染色體,有點謎

從 5 個獨立來源獲得的古代 DNA,能拼湊出完整的基因組,覆蓋率高達 24。遺傳上看來是一位歐洲中部的男生,血緣上沒有特殊之處。Y 染色體型號為 I1a-Z139,也是歐洲的常見型號。

由不同頭髮中取樣拼湊而成的基因組,幾乎可以確認來自貝多芬本人。然而,和貝多芬家族如今的親戚比對,Y 染色體卻不一樣。

貝多芬整個基因組看來,與如今歐洲中部的人群最相似。圖/參考資料1

音樂家貝多芬在 1770 年出生,名字為 Ludwig van Beethoven。歷史可考有一位 1535 年出生、1609 年去世的祖先 Aert van Beethoven,比他更早好幾代,並且有男性後裔流傳至今。

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歐洲的姓是父系傳承,Y 染色體也是;所以同姓的人 Y 染色體應該類似,只有歷代突變累積的少數差異。然而比對發現,如今五位貝多芬的 Y 染色體皆為 R-FT446200,和音樂家貝多芬不同。

如果歷史記載正確,這五位應該都是 Aert 的直系後裔。論文推測,從 Aert 到音樂家貝多芬的兩百多年間,或許發生過某些缺乏紀錄的事。

另一方面,貝多芬類似款式的 Y 染色體,如今依然存在,而且在歐洲人資料庫中可以搜尋到 5 款,估計共同祖先能追溯到一千年前。奇妙的是,五群人的姓氏都不一樣,而且都沒有人姓貝多芬。

如今姓貝多芬的人,Y 染色體都和音樂家貝多芬不一樣。Y 染色體和音樂家貝多芬一樣的人,都不姓貝多芬。圖/參考資料1

爆肝的遺傳風險

有很明確的記載指出,貝多芬 56 歲去世前便長期健康欠佳,有腸道和肝的毛病。另外聽力問題也很出名,身為史上一流音樂家,貝多芬的聽覺竟然從 20 多歲起逐漸退化,去世前聽力極差,原因成謎。

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這些問題和遺傳有關嗎?人類遺傳學研究已經找到不少與疾病、健康有關的風險因子,檢查發現,聽力與腸道方面的毛病,貝多芬沒有配備哪些 DNA 變異明顯有關,後天因素的影響也許更大。

貝多芬的肝實際上大有問題,遺傳上看來,幾處基因上也具備高風險的變異。純以 DNA 來說有酗酒傾向,而他晚年確實會酗酒。

不過風險最明確的是 PNPLA3 基因,貝多芬在此基因 rs738409 位置,配備的一對變異與「肝硬化」高度相關,也就是先天上,肝硬化的機率更高。

貝多芬去世前留下的「Stumpff」頭髮,其中存在 B 型肝炎病毒的 DNA 片段。頭毛中竟然可以抓到 B 型肝炎病毒,奇怪的知識增加惹!圖/參考資料1

最終命運:肝硬化×酗酒×B型肝炎?

另一很難想像的發現是,貝多芬去世前不久留下的「Stumpff」頭髮中,偵測到 B 型肝炎病毒的 DNA 片段。

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儘管出乎意料,最近確實有研究報告,在病患的頭髮中檢驗到 B 肝病毒。因此頭髮中的病毒 DNA 或許不是後人汙染,而真的是曾經感染貝多芬的病毒。

B 肝病毒有很多款,貝多芬感染的型號是歐洲常見款式 D2。他在 1827 年 3 月去世,留下這些頭髮的日期則早於 1826 年冬天,由此可知去世前幾個月,貝多芬正在感染 B 型肝炎。

即使體內有 B 肝病毒,也不見得能在頭髮中偵測到,所以更早留下的頭髮中沒有病毒,不等於他當時沒有感染。貝多芬也有可能是長期感染的慢性帶原者。

無人不知的貝多芬,我們懷念他。圖/小賈斯汀 VS 貝多芬 – 經典饒舌爭霸戰 #6(正體中文)

貝多芬中年起健康明顯走下坡,去世前幾年或許同時受到肝硬化、酗酒、B 型肝炎的夾擊,才會導致嚴重的肝病問題。

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歷史記載 1826 年 12 月時,貝多芬出現黃疸、四肢腫脹,很像肝功能衰竭的症狀。他就此臥床,直到長眠。

貝多芬,我們懷念他。大家也要注意健康,小心肝。

延伸閱讀

參考資料

  1. Begg, T. J. A., Schmidt, A., Kocher, A., Larmuseau, M. H., Runfeldt, G., Maier, P. A., … & Krause, J. (2023). Genomic analyses of hair from Ludwig van Beethoven. Current Biology.
  2. Beethoven’s cause of death revealed from locks of hair

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
193 篇文章 ・ 1083 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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【2022 年諾貝爾生理或醫學奬】復現尼安德塔人消逝的 DNA,也映襯我們何以為人
寒波_96
・2022/10/06 ・8169字 ・閱讀時間約 17 分鐘

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人對自身歷史的好奇歷久彌新。最近十年古代 DNA 研究大行其道,光是發表於 Cell、Nature、Science 的論文就多到要辛苦讀完,加上其他期刊更是眼花撩亂。「古代遺傳學」的衝擊毋庸置疑,開創者帕波(Svante Pääbo)足以名列歷史偉人;然而,得知 2022 年諾貝爾生理或醫學獎由他一人獨得 ,還是令人吃驚——諾貝爾獎竟然會頒給人類演化學家?

諾貝爾獎有物理獎、有化學獎,但是沒有生物學獎,而是「生理或醫學獎」。帕波獲獎的理由是:「發現滅絕人類的基因組以及研究人類演化」。乍看和生理或醫學沒有關係,深入思考……好像還真的沒有什麼關係。

偷用強者我朋友的感想:「應該就是選厲害的。第一個和生理或醫學無關的生理或醫學獎得主,聽起來滿屌的」。

帕波直接的貢獻非常明確,在他的努力下,重現消失數萬年的尼安德塔人(Neanderthal)基因組。他為什麼想要這樣做,過程中經歷什麼困難,發現又有什麼意義呢?

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喜愛古埃及的演化遺傳學家

帕波公元 1955 年在瑞典出生,獲獎時 67 歲。他從小對古埃及有興趣,大學時選擇醫學仍不忘古埃及,但是一生都在追求新奇的帕波,嫌埃及研究的步調太慢,後來走上科學研究之路。1980 年代初博士班時期,他使用當時最高端的分子生物學手段探討免疫學,成果發表於 Cell 等頂尖期刊,可謂免疫學界的頂級新秀。

然而,他始終無法忘情逝去的世界。1984 年美國的科學家獲得斑驢的 DNA 片段,轟動一時。斑驢已經滅絕一百年,能夠由其遺骸取得古代 DNA,令博士生帕波大為震撼。他很快決定結合自己的專業與興趣,嘗試由古埃及木乃伊取得 DNA,並且獨立將結果發表於 Nature 期刊。

古代 DNA。圖/取自 參考資料 1

博士畢業後,帕波義無反顧地轉換領域,遠渡美國追隨加州柏克萊大學的威爾森(Allan Wilson)。威爾森在 1970 年代便開始探討分子演化,後來又根據不同人類族群間粒線體 DNA 的差異,估計非洲以外的人群,分家只有幾萬年,支持智人出非洲說。

帕波正式投入相關研究後意識到,從古代樣本取樣 DNA 的汙染問題相當嚴重。這邊「汙染」的意思是,並非抓到樣本內真正的古代 DNA 目標,而是周圍環境、實驗操作者等來源的 DNA;包括他自己之前的木乃伊 DNA,很可能也不是真正的古代 DNA。另一大問題是,生物去世後 DNA 便會開始崩潰,經歷成千上萬年後,樣本中即使仍有少量遺傳物質殘存,含量也相當有限。

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帕波投入不少心血改善問題。例如那時新發明的 PCR 能精確並大量複製 DNA,他馬上用於自己的題目(更早前是利用細菌,細菌繁殖時順便生產 DNA)。多年嘗試後,他決定放棄埃及木乃伊(埃及木乃伊的基因組在 2017 年成功),改以遺傳與智人差異較大的尼安德塔人為研究對象。

取得數萬年前尼安德塔人的 DNA

根據現有的證據,尼安德塔人是距今約 4 萬到 40 多萬年前的古人類。確認為尼安德塔人的第一件化石,於 1856 年在德國的尼安德谷發現,並以此得名(之前 2 次更早出土化石卻都沒有意識到)。這是我們所知第一種,不是智人的古代人類(hominin)。

對於古人類化石,一百多年來都是由考古與型態分析。帕波帶著遺傳學工具投入,不但增進考古和古人類學的知識,也拓展了遺傳學的領域。他後來前往德國的慕尼黑大學,幾年後又被挖角到馬克斯普朗克研究所,領導萊比錫新成立的人類演化部門,多年來培養出整個世代的科學家,也改變我們對人類演化的認知。

不同個體的粒線體 DNA 之間差異,智人與黑猩猩最多,智人與智人最少,智人與尼安德塔人介於期間。圖/取自 參考資料 2

帕波在 1996 年首度取得尼安德塔人的 DNA 片段,來自粒線體。他為了確認結果,邀請一位美國小女生重複實驗,驗證無誤,她就是後來也成為一方之霸的史東(Anne Stone)。比較這段長度 105 個核苷酸的片段,尼安德塔人與智人間的差異,明顯超過智人與智人。

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然而,粒線體只有 16500 個核苷酸,絕大部分遺傳訊息其實藏在細胞核的染色體中。想認識尼安德塔人的遺傳全貌,非得重現細胞核的基因組。

可是一個細胞內有數百套粒線體,只有 2 套基因組,因此粒線體 DNA 的含量為細胞核數百倍;而且染色體合計超過 30 億個核苷酸,數量無比龐大。可以說,細胞核基因組可供取材的 DNA 量少,需要復原的訊息又多,比粒線體更難好幾個次元。

方法學與時俱進:從 PCR 到次世代定序

一開始,帕波與合作者使用 PCR,但是帕波知道這是死路一條。取樣 DNA 會破壞材料,尼安德塔人的化石有限;PCR 一次又只能復原幾百核苷酸,要完成 30 億的目標遙遙無期。

帕波持續努力克服難關。2000 年人類基因組首度問世,採取「霰彈槍」定序法,大幅提升效率;也就是將 DNA 序列都打碎,一次定序一大堆片段,再由電腦程式拼湊。帕波因此和 454 生命科學公司合作,改用新的次世代定序法,偵測化石中的古代 DNA。2006 年發表的論文可謂里程碑,報告次世代定序得知的 100 萬個尼安德塔人核苷酸,足以進行一些基因體學的分析。

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帕波當時在美國的合作者魯賓(Edward Rubin)持續使用 PCR,雙方分歧愈來愈大,終於分道揚鑣。所以很可惜地,2010 年尼安德塔人基因組論文發表時,魯賓沒有參與到最後。這是人類史上第一次,取得滅絕生物大致完整的基因組,也是帕波獲頒諾貝爾獎的直接理由。

帕波戰隊。圖/取自 The Neandertal Genome Project

鐵證:尼安德塔人與智人有過遺傳交流

這份拼湊多位尼安德塔人的基因組,儘管品質不佳,卻足以解答一個問題:尼安德塔人與智人有過混血嗎?答案是有,卻和本來想的不一樣。尼安德塔人沒有長居非洲,主要住在歐洲、西南亞、中亞,也就是歐亞大陸的西部。假如與智人有過混血,歐洲人應該最明顯。結果並非如此。

帕波的組隊能力無與倫比,他廣邀各領域的菁英參與計畫,不只取得 DNA 資料,也陸續研發許多分析資料的手法,其中以哈佛大學的瑞克(David Reich)最出名。

分析得知,非洲以外,歐洲、東亞、大洋洲的人,基因組都有 1% 到 4% 能追溯到尼安德塔人(後來修正為 2% 左右)。所以雙方傳承至今的混血,發生在智人離開非洲以後,又向各地分家以前;並非尼安德塔人主要活動的歐洲。

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首度由 DNA 定義古代新人類:丹尼索瓦人

復原古代基因組的工作相當困難,不過引進次世代定序後,從不可能的任務降級為難題,尼安德塔人重出江湖變成時間問題。出乎意料,同樣在 2010 年,帕波戰隊又發表另外 2 篇論文,描述一種前所未知的古人類:丹尼索瓦人(Denisovan)。不是藉由化石,而是首度由 DNA 得知新的古代人種。

根據細胞核基因組,尼安德塔人、丹尼索瓦人的親戚關係最近,智人比較遠,三群人類間有過多次遺傳交流。圖/取自 參考資料 1

丹尼索瓦人得名於出土化石的遺址(地名來自古時候當地隱士的名字),位於西伯利亞南部的阿爾泰地區,算是中亞。帕波對這兒並不陌生,之前俄羅斯科學家在這裡發現過尼安德塔人化石,而且由於乾燥與寒冷,預計化石中的古代 DNA 保存狀況應該不錯。

帕波戰隊對丹尼索瓦洞穴中的一件小指碎骨定序,首先拼裝出粒線體,驚訝地察覺到這不是智人,卻也不是尼安德塔人,接下來的細胞核基因組重複證實此事。它們變成前後 2 篇論文,帕波出名的不喜歡物種爭論,不使用學名,所以直稱其為「丹尼索瓦人」。

還有幾顆丹尼索瓦洞穴出土的牙齒也尋獲粒線體,而且這些臼齒特別大,型態前所未見。奇妙的是,丹尼索瓦人粒線體、基因組的遺傳史不一樣;和智人、尼安德塔人相比,尼安德塔人的粒線體比較接近智人,細胞核基因組卻比較接近丹尼索瓦人。

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這反映古代人類群體間的遺傳交流相當複雜,不只是智人、尼安德塔人,也不只有過一次。後來又在丹尼索瓦洞穴發現一位爸爸是丹尼索瓦人、媽媽是尼安德塔人的混血少女,更是支持不同人群遺傳交流的直接證據。

遠觀丹尼索瓦洞穴。圖/取自論文〈Age estimates for hominin fossils and the onset of the Upper Palaeolithic at Denisova Cave〉的 Supplementary information

回溯分歧又交織的人類演化史

重現第一個尼安德塔人基因組後,帕波戰隊持續改進定序與分析的技術,也獲得更多樣本,深入不同族群的分家年代、彼此間的混血比例等問題,新知識不斷推陳出新。

丹尼索瓦人方面,如今仍無法確認他們的活動範圍,不過很可能是歐亞大陸偏東部的廣大地區。一如尼安德塔人,丹尼索瓦人也與智人有過遺傳交流。

最初估計某些大洋洲人配備 4% 到 6% 的丹尼索瓦人血緣,後來修正為 2% 左右(不同方法估計的結果不一樣,總之和尼安德塔血緣差不多)。不同智人具備丹尼索瓦 DNA 的比例差異頗大,某些大洋洲人之外,東亞族群也具備些許,歐亞大陸西部的人卻幾乎沒有。

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到帕波獲得諾貝爾獎為止,古代 DNA 最早的紀錄是超過一百萬年的西伯利亞古代象。圖/最早古代 DNA,超過一百萬年的西伯利亞象

至今年代最古早的人類 DNA,來自西班牙的胡瑟裂谷(Sima de los Huesos),距今 43 萬年左右(最早的是超過一百萬年的古代象,由受到帕波啟發的其餘團隊發表)。根據 DNA 特徵,胡瑟裂谷人的細胞核基因組更接近尼安德塔人,可以視作初期的尼安德塔人族群。然而,他們的粒線體卻更像丹尼索瓦人。

帕波開發的研究方法,不只針對消逝的智人近親,也能用於古代智人與其他生物,累積一批數萬年前智人的基因組。釐清近期的混血事件外,還能探討不同人群當初分家的時期。估計尼安德塔人、丹尼索瓦人約在 40 多萬年前分家,他們和智人的共同祖先,又能追溯到距今 50 到 80 萬年的範圍。

智人何以為智人?遠古血脈的傳承,磨合,新適應

消逝幾萬年的尼安德塔人、丹尼索瓦人,皆為智人的極近親。由於數萬年前的遺傳交流,仍有一部分近親血脈流傳於智人的體內。這些血脈經過數萬年,早已融入成為我們的一部分。

人,人,人,人呀。圖/取自 參考資料 2

智人的某些基因與基因調控,受到遠古混血影響。最出名的案例,莫過於青藏高原族群(圖博人或藏人)的 EPAS1 基因繼承自丹尼索瓦人,比智人版本的基因更有利於適應缺氧。另外也觀察到許多案例,與免疫、代謝等功能有關。

近年 COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎)席捲世界,觀察到感染者的症狀輕重受到遺傳差異影響;其中至少兩處 DNA 片段,一處會增加、另一處降低住院的機率,都可以追溯到尼安德塔人的遠古混血。

非洲外每個人都有 1% 到 2% 血緣來自尼安德塔人,不同人遺傳到的片段不一樣。將不同智人個體的片段拼起來,大概能湊出 40% 尼安德塔人基因組(不同算法有不同結果),也就是說,當初進入智人族群的尼安德塔 DNA 變異,不少已經失傳。

失傳可能是機率問題,某一段 DNA 剛好沒有智人繼承。但是也可能是由於尼安德塔 DNA 變異,對智人有害或是遺傳不相容,而被天擇淘汰。遺傳重組之故,智人基因組上每個位置,繼承到尼安德塔變異的機率應該差不多;可是相比於體染色體,X 染色體的比例卻明顯偏低;這意謂智人的 X 染色體,不適合換上尼安德塔版本。

例如 2022 年發表的論文,比較 TKTL1 基因上的差異對智人、尼安德塔人神經發育的影響。圖/取自〈Human TKTL1 implies greater neurogenesis in frontal neocortex of modern humans than Neanderthals

智人之所以異於非人者幾希?藉由比較智人的極近親尼安德塔人,能深入思考這個大哉問。是哪些遺傳改變讓智人誕生,後來又衍生出什麼不可取代的遺傳特色?另一方面也能反思,某些我們以為專屬智人的特色,其實並非智人的專利。

分析遺傳序列,畢竟只是鍵盤辦案,一向雄心壯志的帕波,當然想要更進一步解答疑惑。比方說,尼安德塔人、智人間某處 DNA 差異對神經發育有什麼影響?體外培養細胞、模擬器官發育的新穎技術,如今也被帕波引進人類演化學的領域。

瑞典與愛沙尼亞之子,德國製造,替人類做出卓越貢獻的人

回顧完帕波到得獎時的精彩成就,他的工作與生理或醫學有哪些關係,各位讀者可以自行判斷。我還是覺得沒什麼直接關係,如遠古混血影響病毒感染的重症機率這種事,那些 DNA 變異最初是否源自尼安德塔人,其實無關緊要。不過多少還是有些影響,像是為了研究古代基因組而研發出的基因體學分析方法,應該也能用於生醫領域。

《尋找失落的基因組》台灣翻譯本。

帕波 2014 年時發表回憶錄《尋找失落的基因組》,自爆許多內幕。台灣的翻譯出過兩版,可惜目前絕版了。我在 2015 年、2019 年各寫過一篇介紹。書中有許多值得玩味之處,不同讀者會看到不同重點,有興趣可以找來閱讀,看看有什麼啟發。

主題是諾貝爾獎就不能不提,帕波得獎也讓諾貝爾新添一組父子檔,他的爸爸伯格斯特龍(Sune Karl Bergström)是 1982 年生理或醫學獎得主。為什麼父子不同姓?因為他是隨母姓的私生子,父子間非常不熟。

他的媽媽卡琳.帕波(Karin Pääbo)是愛沙尼亞移民瑞典的化學家,2007 年去世前曾在訪問提及,她兒子在 13、14 歲時從埃及旅遊回來,對科學產生興趣。帕波獲頒諾貝爾獎後受訪提到,可惜媽媽已經去世,無法與她分享榮耀。移民異國討生活的單親媽媽,能夠養育出得到諾貝爾獎的兒子,也可謂偉大成就。

人類演化的議題弘大淵博,但是究其根本,依然要回歸到一代一代的傳承。每個人都無比渺小,卻也是全人類中的一份子,親身參與其中。諾貝爾生理或醫學獎 2022 年的頒獎選擇,乍看突兀,仔細思索卻頗有深意。帕波的研究也許很不生理或醫學,卻再度強化諾貝爾奬設立的精神:「獎勵替人類做出卓越貢獻的人」。

  • 帕波得獎後接受電話訪問:

延伸閱讀

參考資料

  1. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Wed. 5 Oct 2022.
  2. Advanced information. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2022. Wed. 5 Oct 2022.
  3. Geneticist who unmasked lives of ancient humans wins medicine Nobel
  4. Ancient DNA pioneer Svante Pääbo wins Nobel Prize in Physiology or Medicine
  5. Nature 論文蒐集「Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022
  6. Estonian descendant Svante Pääbo awarded Nobel prize

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寒波_96
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維京女裝劍士,不是女戰士,卻也不算男戰士?
寒波_96
・2021/08/25 ・3152字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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芬蘭有座維京時期的墓葬,多數陪葬品看來走女性風格,卻還有兩把通常與男性合葬的劍。莫非這是維京女戰士的長眠之處嗎?

新研究由遺骸取得 DNA,分析結果可謂意料之外、情理之中:他的性染色體組合為 XXY,並非女生,卻也不是典型的男生!

北歐神話中,索爾和洛基曾經穿上女裝,偽裝成新娘和侍女,以拿回被巨人奪走的雷神之鎚 Mjöllnir。圖/wikipedia

有劍陪葬的女裝維京人

芬蘭的 Suontaka 墓葬出土於 1968 年,墓主只剩零星的骨頭,還有幾件陪葬品。碳同位素定年判斷年代介於公元 1040 到 1174 年之間,屬於維京時期。墓中出土的劍小有名氣,擁有自己的維基頁面「Suontaka sword」。

維京人生活在暴力衝突常見的年代,墓中兩把劍似乎象徵墓主的戰士身份,而胸針等物品又是女性風格,使得某些考古學家懷疑這是一位維京女戰士。但是遺骸太過殘缺,無法由死人骨頭的型態判斷性別。

中間是 Suontaka 墓葬出土的青銅護手劍。圖/wikipedia

隨著科技進展,如今考古學家可以由遺骸中的遺傳物質,得知當事者的生理性別。研究者從大腿骨的碎片偵測到到古代DNA,可惜非常稀少,只獲得 8329 段 DNA 片段。所幸如此殘缺的資訊,依然足以推論性別。

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結果出乎意料:這位「先生」的性染色體是 XXY。

人類的性染色體有 X 和 Y,XY 是男生,XX 則是女生。但是也有很低比例的人兩者皆非,其中一種是 XXY,論文參考的資料寫到發生率為 576 分之 1,其餘資料更低,不過應該不是那麼罕見。

Y染色體是人類生理性別最上游的調控因素。配備 XXY 染色體的人,也就是所謂的克林菲特氏症(Klinefelter’s syndrome),身體大致是男生,不同人卻差異很大;有些比較女性化,甚至不孕,有些和 XY 男生沒有兩樣,毫無所悉,因此很難精確得知其存在比例。

遺址位置。圖/參考資料 1

古代DNA 研究中,之前已經得知 3 位 XXY 的人,這回芬蘭的維京人並非首度發現,卻最有趣。

一同長眠的劍,沒有劍柄

之前有考古學家懷疑墓葬中不只一人,有一男一女,新的分析排除此一可能性,認為墓中就只有墓主一位。但是兩把鐵劍中,不在身邊的一把青銅護手劍(bronze-hilted sword)和墓葬沒有直接關係,是後來才埋進墓中,不是墓主下葬時的陪葬品。

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真正的陪葬品,只有擺在墓主腰間的一把。墓主生活的年代,當地常有暴力與戰鬥,某些陪葬劍有戰鬥受損的痕跡,不過墓主這把沒有戰損的跡象。

有趣的是,陪葬的劍沒有劍柄,只有劍身。以劍陪葬,目的應該是彰顯墓主的「戰士」身份,但是用性能沒那麼完整的無護手劍(hiltless sword blade)陪葬,意義值得玩味。

陪葬品們。A 是青銅護手劍。B 是有銀鑲嵌的無護手劍。C 是橢圓形胸針。D 是雙螺旋鏈輪。E 是帶鞘刀。F 是半環形胸針。G 是鐮刀。圖/參考資料 1

沒有護手的劍雖然也能戰鬥,但是使用時限制明顯;面對對手攻擊時,較難保護持劍手,自己攻擊時也更容易滑手。搭配墓主有什麼象徵意義嗎?

體面的陪葬品們

佩劍以外的陪葬品頗有女性風格,也反映墓主生前多半有點資產。胸針、扣環的相對位置,能推論墓主下葬時有披風包圍。還有把鐮刀,算是當時兩性皆宜的陪葬品。

這回古代DNA 以外的另一新分析,是從墓中土壤發現 23 段哺乳動物的毛,以及 3 段鳥類羽毛,都只有 0.2 到 2 mm。詳細檢視得知大部分是羊毛,也有兔毛,以及狐毛或貂毛;推論是織品或毛衣的殘留,鳥羽也許來自枕頭或墊子。

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由此推測,除了用劍陪葬以外,墓葬大致走女性風格,墓主不是魯蛇,生前多半有些身份地位,下葬時甚為體面。

左邊是墓葬出土時,遺骸與物品的位置。右邊是下葬時的想像圖。遠離身體的那把劍,似乎不是下葬時的陪葬品,而是事後才埋進土中。圖/參考資料 1

墓主是怎樣的人呢?XXY 的人差異很大,骨頭又非常稀缺,無法提供有用的資訊,已經成年之外,他去世時幾歲都不清楚。

由女性化的陪葬看來,他在所屬的維京社會中,應該不完全被視為「男性」,但是依然有劍陪葬。性能不完全的無護手劍,有意隱喻他生前的性別角色嗎?有可能,可惜沒有進一步證據。

不是維京女戰士,也不是維京男戰士

世界各地的文化中,常見超脫男女性別的宗教角色。論文提到,以芬蘭維京人能接觸的文化,自己有魔法師,鄰居薩米人(Sámi)也有薩滿,不屬於典型的女性/男性二分法框架;可是此一墓葬看來,沒有特別的信仰或宗教象徵,墓主生前大概不會是魔法師之類的角色。

我是不信什麼鬼神啦! 只是……壁爐颱風的路徑,照例很奇怪就是了。

蕭瑩燈發佈於 2021年8月3日 星期二
性別不屬於典型二分法的魔法師形象。

維京社會中有女裝男子存在,卻往往不被視為正面形象。這位墓主則不一樣,陪葬品的安置並沒有負面或嘲諷的意圖,而是給予他體面的安眠。

另一方面,維京文化中的女裝男子,其實不見得都是負面意涵。熟悉北歐神話的人知道,奧丁曾經女裝 play(還有洛基、索爾……這一家人 XDDD)。

或許可以這麼說:女裝男子不正常,但是也不見得是什麼壞事。甚至更大膽的推敲,維京社會中這類不符合典型性別二分法的人們,正是奧丁女裝故事的創作養分。

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配備 XXY 性染色體,生理性別表現可能不典型的人,在維京社會中是什麼存在?Suontaka 的女裝劍士墓葬顯示墓主既非女性,又非男性的特殊狀況,相當有意思。

延伸閱讀

參考資料

  1. Moilanen, U., Kirkinen, T., Saari, N. J., Rohrlach, A. B., Krause, J., Onkamo, P., & Salmela, E. (2021). A Woman with a Sword?–Weapon Grave at Suontaka Vesitorninmäki, Finland. European Journal of Archaeology, 1-19.
  2. Weapon grave of Suontaka, Hattula in Finland reveals flexible gender roles in the early middle ages

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寒波_96
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