來源：公眾號(hào)SME科技故事
人類會(huì)滅絕嗎？對于這個(gè)話題，很多人似乎并未打從心底里正視。
但從演化史來看，我們能有如今的地位摻雜著太多偶然性，而讓人類瀕臨滅絕的危機(jī)也時(shí)常發(fā)生。
生物學(xué)家古爾德就曾說：假如歷史重演，人類出現(xiàn)的可能性幾乎為零。
只要提到人種，我們總能首先想起以膚色劃分的黃種人、白種人和黑種人。
但這并不是嚴(yán)格意義上的生物學(xué)劃分，更多是因?yàn)榈赜?、文化和體貌特征進(jìn)行的粗暴區(qū)分。事實(shí)上，人類膚色只需要數(shù)千年的演化，就足以發(fā)生改變。曾有科學(xué)家預(yù)測，按目前人口流動(dòng)速率和交配趨勢，人類只需五千年就不再有膚色的區(qū)別了。
截至2019年4月的統(tǒng)計(jì)，世界人口已經(jīng)突破77億大關(guān)。論數(shù)量，任何比老鼠大的野生生物，都沒資格和人類相提并論。
然而，從遺傳水平差異來看，我們每一個(gè)人卻又是如此的相似。我們的身體由30億個(gè)堿基對構(gòu)成，但這里面只有很小很小一部分是我們獨(dú)有的。隨便抓兩個(gè)路人對比，都有99.9%的基因相似性。
此外，人類的這種遺傳水平的相似性，還體現(xiàn)在與其他物種的對比上。與其他靈長類相比，現(xiàn)代人類即便體貌特征看上去差異很大，但在遺傳水平上卻更為相似。據(jù)估計(jì)，一小撮黑猩猩的遺傳多樣性，都比現(xiàn)在活著的所有人要多。而任意挑選兩個(gè)地球人來對比，都比來自同一個(gè)種群的兩只黑猩猩更相似。
而如此低的遺傳多樣性，也意味著目前數(shù)量龐大的人類，其實(shí)可以追溯到人類較近演化史上數(shù)量極小的人口。換句話說，現(xiàn)在全球的77億人，其實(shí)都源自剩下的極少數(shù)幸存者。
至于這極少數(shù)幸存者究竟有多少，根據(jù)現(xiàn)存人類的遺傳水平差異，科學(xué)家也給出了一些估算。有研究認(rèn)為，曾經(jīng)只剩下500至3000名可生育后代的智人女性。也有研究認(rèn)為只剩下40至600名智人女性，幸存人口更少。但即便是最樂觀的估計(jì)，這些人類幸存者的規(guī)模也不會(huì)超過一個(gè)小鎮(zhèn)規(guī)模的人口，幾乎瀕臨滅絕。
說到這，有人可能就要倒吸一口涼氣了。這么少的人口，隨便什么流行疾病、自然災(zāi)害、環(huán)境沖突等都有可能將人類一波帶走吧。再加上那時(shí)候沒有現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，人類預(yù)期壽命也就30到40歲。稍有差池，現(xiàn)在的地球霸主可能就得換另一個(gè)物種當(dāng)了。但是從結(jié)果來看，人類還是靠著各種優(yōu)勢很快就恢復(fù)了種群。而這一小撮人類，也成了目前地球上的77億人的祖先。
不過，即便種群的數(shù)量上去了，人類的遺傳多樣性也會(huì)發(fā)生了嚴(yán)重流失。
而這也叫做“瓶頸效應(yīng)”（bottleneck effect），是指某個(gè)種群因各種原因而造成大量個(gè)體死亡和遺傳變異嚴(yán)重丟失。被“瓶頸”過濾后的種群，就算再擴(kuò)展到原來規(guī)模甚至超越原來規(guī)模，其群體遺傳變異水平也大不如前了，以至于到現(xiàn)在我們都還沒有足夠時(shí)間恢復(fù)被嚴(yán)重耗竭的遺傳多樣性。
瓶頸效應(yīng)示意圖
那么，當(dāng)時(shí)的我們的祖先究竟經(jīng)歷了什么，才導(dǎo)致只剩下這么少的人類幸存者？其中傳播最廣的，便是多峇巨災(zāi)理論（Toba catastrophe hypothesis，峇讀b?。?，認(rèn)為是一次超強(qiáng)火山爆發(fā)給全球人類帶來了滅頂之災(zāi)。
可能造成瓶頸效應(yīng)的一些原因
在印度尼西亞的蘇門答臘島，有一個(gè)叫多峇（2°37′N 98°49′E）的地方。7至7.5萬年間，這里便發(fā)生了250萬年中最劇烈的火山爆發(fā)。
其強(qiáng)度達(dá)火山爆發(fā)指數(shù)的8級，而自奧陶紀(jì)起的4.9億年間一共只出現(xiàn)過47次這種強(qiáng)度的火山爆發(fā)事件。
多峇火山爆發(fā)與其他火山爆發(fā)對比
據(jù)推測，這次火山爆發(fā)在短時(shí)間噴發(fā)出多達(dá)2800立方千米的炙熱熔巖和火山灰等，其質(zhì)量相當(dāng)于1900萬座帝國大廈。
而相比之前，最臭名昭著的1883年印度尼西亞Krakatoa火山爆發(fā)，不過釋放了約12立方千米的巖漿，簡直是小巫見大巫。而多峇火山口也形成了現(xiàn)今最大的火山湖。
該理論認(rèn)為，遮天蔽日的火山灰進(jìn)入大氣層，遮擋住了大量太陽輻射，以至于造成長達(dá)數(shù)年的“火山嚴(yán)冬”，而地球也陷入長達(dá)千年之久的寒冷低溫。而當(dāng)時(shí)的人類祖先，便是在這場環(huán)境浩劫發(fā)生了人口規(guī)模的銳減。
多峇湖
不過，后來的很多證據(jù)也駁斥了多峇巨災(zāi)理論，認(rèn)為其并不成立。例如考古證據(jù)表明，印度的人類狩獵和采集定居點(diǎn)并沒有受到火山爆發(fā)的太大影響，很快就恢復(fù)生機(jī)。而東非阿拉維湖的沉積物也顯示，當(dāng)時(shí)的地球也并沒有因此急劇降溫。而現(xiàn)在一般認(rèn)為，多峇火山爆發(fā)確實(shí)驚人，但并沒有造成如此夸張的負(fù)面影響，多峇巨災(zāi)理論基本宣告破產(chǎn)。
但從遺傳水平差異來看，這個(gè)巨大的瓶頸是存在的，我們的祖先在當(dāng)時(shí)確實(shí)只剩下一小撮人口。只是人類祖先的瀕臨滅絕，很可能并不是火山爆發(fā)的鍋。
至于他們究竟遭遇了什么，到目前還沒有辦法完全說清楚，有可能是疾病，也有可能是別的環(huán)境災(zāi)害，也有可能是純粹的人獸沖突或人屬間的殺戮。
事實(shí)上，種群的瓶頸效應(yīng)還是非常普遍的。許多物種都經(jīng)歷過，或正在經(jīng)歷著這種劫難。
北象海豹
例如，北象海豹在1890年代就經(jīng)歷了一次空前的種群瓶頸。因?yàn)槿祟愥鳙C等各種影響，到19世紀(jì)末他們的種群規(guī)模迅速銳減至只剩下20來頭。自那以后，它們的種群數(shù)量隨也回彈至了30000多頭，但它們的基因里仍然刻著這一瓶頸的標(biāo)志：它們的遺傳多樣性遠(yuǎn)少于未被廣泛捕獵的南象海豹。
而從某種角度來說，很多物種在徹底走向滅絕前，都在經(jīng)歷遺傳多樣性急劇下降的過程。只是在這種情況下，這個(gè)“瓶頸”就不是漏斗形的了，而是出口直接被封死的瓶子，觸到天花板無法挽回也就滅絕了。
此外，曾陷入“瓶頸”的小群體，也更容易受到疾病和環(huán)境災(zāi)害的影響。這也是為什么即便很多動(dòng)物種群數(shù)量上去了，科學(xué)家對其未來發(fā)展仍憂心忡忡的原因。一個(gè)物種的遺傳多樣性，也是評定它們?yōu)l危等級的重要因素。
各個(gè)物種或人種的遺傳多樣性對比，瀕危物種標(biāo)紅，滅絕物種標(biāo)黑
此外，因?yàn)樵谝粋€(gè)物種中只有很少的成員能夠獲得潛在的有利基因突變，該物種還可能會(huì)出現(xiàn)演化放緩的情況。但在種群內(nèi)，一些原本就存在的不利遺傳性狀，卻會(huì)迅速累積。遺傳學(xué)家認(rèn)為，不少常見的遺傳疾病就是人口瓶頸的產(chǎn)物。
例如，在賓夕法尼亞東部，就住著一群阿米什人（Amish）。而一種極其罕見的遺傳變——埃利偉氏癥（Ellis-van Creveld syndrome）卻在阿米什人中變得異常流行。這是一種骨骼發(fā)育異常的常染色體隱性遺傳疾病，表現(xiàn)為多趾、四肢短小、身材矮小等，所以最初也被稱為“六指侏儒癥”。
埃利偉氏癥患兒的多趾
因宗教和文化的限制，他們只會(huì)與自己人婚配，而這些阿米什人基本都來自當(dāng)初200位德國移民的后代，異常封閉。
但最初的200位德國移民中，卻攜有這一不利基因突變，于是他們后代中患埃利偉氏癥候群的比例飆升。實(shí)際上，該疾病還能追溯到一對攜有該突變的夫婦——塞繆爾·金（Samuel King）和他的妻子，他們于1744年才來到該地區(qū)。即便現(xiàn)在這種封閉已經(jīng)打破，但他們患病的幾率仍比普通人高出很多倍。
患病的阿米什兒童
不過，在瓶頸效應(yīng)時(shí)期，任何罕見的有益突變也可能被放大，使該有益基因得以在一個(gè)社群中迅速傳播。如果當(dāng)初塞繆爾·金（Samuel King）和他的妻子攜帶的是一種有利基因突變，那么該種群的后代也會(huì)更加的優(yōu)秀。
而這，也就是種群瓶頸引起的所謂“創(chuàng)始人效應(yīng)”（Founder Effect）。創(chuàng)始人效應(yīng)能使得某個(gè)孤立的小群體與原始種群發(fā)生大相徑庭的改變，無論這種改變是有害還是有益還是無功無過的。也有科學(xué)家認(rèn)為，種群瓶頸是導(dǎo)致新物種出現(xiàn)的強(qiáng)大推力，偶然事件在演化史中發(fā)揮著巨大的作用。
走出非洲模型認(rèn)為，現(xiàn)代人的祖先起源地東非，大約8萬年前開始走出非洲，逐步擴(kuò)散到其他大陸。
人類在全球上擴(kuò)張的過程中，可能就經(jīng)歷了多次大大小小的種群瓶頸。最后，這些人口瓶頸引起的一系列“創(chuàng)始人效應(yīng)”也成就了如今人類的多樣性。
而根據(jù)人類遷徙過程中遺傳多樣性的減少，科學(xué)家也繪制出了一副人類遷徙的地理要塞圖。
圖中灰色寬箭頭表示人口擴(kuò)張到不同大陸地區(qū)期間的主要?jiǎng)?chuàng)始人事件，灰色小箭頭表示潛在的遷移路徑，KYA是“千年前”之意。
當(dāng)一小群智人正式離開非洲的過程中，就遭遇過兩次人口瓶頸。這可能是為什么非洲人群的遺傳多樣性往往比其他地方更多的原因。之后人類開始兵分兩路進(jìn)軍歐洲和亞洲，另一個(gè)“瓶頸”則發(fā)生在人類離開東南亞前往澳大利亞的過程。等人類走得更遠(yuǎn)，成功地穿過白令海峽登陸美洲時(shí)人口就更少了，新大陸創(chuàng)始人口的有效規(guī)模不過70人。
無論如何，人類現(xiàn)在已經(jīng)渡劫成功，但愿其他動(dòng)物也能一樣幸運(yùn)吧。
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