Science最新内容精选

2011-01-13

科学中国人 2011年23期

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澳洲土著人基因组揭示人类由亚洲迁入澳洲的路线

人类的起源与迁徙是一个复杂的过程，同时也是当前学术界存在争议的研究热点。目前，“非洲单一地区起源说”是被广泛接受的理论，即所有的非非洲的现代人类种群都是由最早的非洲人进化而来，他们迁徙到欧洲、亚洲和澳洲，取代了当地已存在的直立人与远古人，并进化为现代人类。根据该理论，东亚人类种群主要是由单次迁移或扩散完成的，即所谓的“单扩散模型”，在这个模型中，澳大利亚人的祖先——澳大利亚土著人被推测是从亚洲人种群中分离出来的。由于近代土著居民与澳大利亚殖民者的异种繁衍，许多当代的澳大利亚土著居民都继承了欧洲人的血统。为了对当地土著居民的古老历史有一个更好的了解，研究人员希望能够对一个未曾携带欧洲人基因的原始土著居民进行测序。大约1年前，Willerslev的研究小组获得了由英国人种学家AlfredCortHaddon采集的一缕头发样本。历史记录显示，Haddon是在上世纪20年代早期从悉尼前往佩斯的途中，于一名年轻的土著居民那里获得这一样本的。丹麦伦理委员会随后核准了Willerslev的研究计划。大约1年前，Willerslev的研究小组获得了由英国人种学家AlfredCortHaddon采集的一缕头发样本。历史记录显示，Haddon是在上世纪20年代早期从悉尼前往佩斯的途中，于一名年轻的土著居民那里获得这一样本的。丹麦伦理委员会随后核准了Willerslev的研究计划。丹麦哥本哈根大学、深圳华大基因和澳大利亚格里菲斯大学组成的科研团队该份头发样品进行基因组测序分析，本期封面是一根澳洲土著人头发的扫描电镜照片（大约80微米）。研究未发现欧洲人外源基因的证据，估计污染水平低于0.5%。研究证实了澳洲土著人的祖先种群是在6.2万年至7.5万年前走出非洲迁徙到东亚地区，早于现代亚洲人的祖先约4万年。研究同时发现在现代亚洲人祖先迁入美洲之前两波迁移人群间的基因流动的证据。我们的发现支持了当今澳洲土著人的祖先是比征服亚洲的人更早的人种的观点，他们的祖先可能是非洲外最古老的持续繁衍的人种之一。澳大利亚土著人祖先的东迁要明显早于古欧亚人的迁徙，其遗留种群与后来东迁亚洲人祖先群体发生过基因交流，强有力的证明了人类迁徙史上的多次扩散理论，即“多扩散模型”。这对全面了解人类的起源和迁徙过程具有十分重要的意义。

非洲外现代人早期迁徙路线重建。树形图表示澳洲土著人（ABR）相对于欧洲人（CEU）和携带了澳洲土著人与亚洲人祖先间基因流动的中国汉人（HAN）的分支关系。紫色箭头表示澳洲土著人祖先最早于6.2万年至7.5万年间进入亚洲东部，与丹尼索瓦人发生了基因交换，并于5万年前到达澳洲。黑色箭头表示2.5万年至3.8万年间东亚人的扩散路线，1.5万年至3万年亚洲人与印第安人祖先分开前的某段时间掺入了早期扩散的残片。

早期γ-振动同步促进丘脑和皮质发育

在发育阶段，感觉皮层中地形图的形成要求丘脑皮层网络间精确的瞬时连接。然而，这种同步的生理基础却不为人所知。研究发现在新生大鼠胡须感觉系统中早期γ-振动使精确的丘脑皮层时空同步成为可能。在单个丘脑类桶和相应的皮层桶中，早期γ-振动同步神经元被丘脑γ-振动驱动，初期不被大脑皮层抑制，支持着丘脑突触发育阶段的可塑性。我们认为在成体大脑水平连接发育前早期γ-振动允许丘脑和皮层神经元被组织成为垂直地形功能单元。在这一过程中，多次反复感觉信号输入丘脑皮层电路中。

光的传播与相位不连续性：反射和折射的通则

传统光学组件依赖于光传播变成光束过程中积累起的渐进相转移。通过引入大于波长尺度的周相突变获得新自由度。带有空间变化的相位响应及亚波长分离的光学谐振腔的二维数组可以记录上述相的在光传过两个媒介间接口的不连续性。在这规则下，具有沿界面线性相位变化的硅表面的金属天线光电薄矩阵中，可以观察到异常反射和折射现象。由于采用平面金属界面产生了光学旋涡，所以光学相位不连续性为光束设计提供了极大的灵活性。

小行星21鲁特西亚的图片：一个从早期太阳系的残余星子

本期封面是名为21鲁特西亚的小行星的图片，图片来源于欧洲航天局“罗塞塔”太空船上搭载的光学、光谱和红外远程成像系统摄像机。图片揭示小行星21鲁特西亚具有复杂的地质结构，这颗小行星是目前为止已知的密度最高的小行星，3.4±0.3g/cm3。北极地区覆盖着厚厚一层风化层，这似乎发生了大规模的山体滑坡。21鲁特西亚表面地质复杂，地质年代久远和高密度表明其很可能是一颗原始星子。这与先前飞船观测到的较小的小行星相反，21鲁特西亚很可能是较大行星的碎片，或由较小碎片重新堆积而成。