中国汉族北方母系起源的遗传学初探

论文摘要

汉族是世界上人口最多的民族,也是中国的主体民族,对于汉族的起源一直是历史学家、考古学家、人类学家以及遗传学家关注的重点。通常认为,汉族起始于活跃在中原地区的华夏族,后者经过与其他民族融合之后,至汉代初步形成以汉族为称谓的民族,此后又不断与周边民族发生融合,最终形成现代汉族。然而,汉族的发展过程异常复杂,现有研究还不足以全面了解它的详细过程,古DNA研究可以直接探寻汉族的前身华夏族以及每个历史时期的汉族人群的遗传结构,从而构建汉族发展的时空网络,了解汉族群体演变过程中遗传结构的变化情况,为阐明汉族发展历程提供重要的遗传学依据。本研究通过对三处遗址的人类遗骸——山西横北村西周时期古代人群、宁夏彭阳东周时期古代人群、青海陶家寨东汉魏晋时期古代人群的线粒体DNA进行研究,结合中国现代人群以及其他北方古代人群的线粒体DNA研究结果,以遗传学的视角对汉族的母系起源作了初步探索。第一、成功从68例横北村古代人类遗骸中获得52个真实可靠的线粒体高可变Ⅰ区序列,归属于46个单倍型,13个单倍型类群,分别为A、B、C、D、F、G、M7、M8、M9、M10、M*、N9a以及Z。单倍型类群频率分析表明,横北村古代人群各种频率分布与现代汉族人群相类似。主成份分析显示横北村古代人群与北方汉族紧密聚类在较小的区域内。共享序列分析表明在中国人群当中,与横北村古代人群共享个体数所占比例最高的是现代北方汉族,同样,在横北村古代人群中有最多的个体与北方汉族共享同一单倍型。分子差异度分析显示横北村古代人群与现代北方汉族的Fst值最小,甚至为负值,P值远大于0.05,两者表现出特别近的遗传关系。人群混合度分析中,以横北村古代人群和古代匈奴人群作为祖先人群、现代北方汉族作为后代人群进行分析,横北村古代人群对现代北方汉族的人群混合度数值都比较大,达到了0.709134（MBE）和0.8290（MRH）,分别以横北村古代人群和古代匈奴人群作为祖先人群、北方少数民族作为后代人群进行分析和以横北村古代人群和南方少数民族作为祖先人群、现代南方汉族作为后代人群进行分析,横北村古代人群对北方少数民族和现代南方汉族的人群混合度数值都较小,说明横北村古代人群与现代北方汉族的遗传关系比横北村古代人群与北方少数民族和南方汉族的遗传关系较近。所有遗传学分析结果都一致表明横北村古代人群同现代北方汉族的遗传结构非常相似,暗示3，000年前的中原地区居民对现代北方汉族具有母系遗传贡献。另外,虽然横北村古代人群中存在多种葬俗,人群也可分为有殉人的墓主、无殉人的墓主和殉人三大类,但是各种遗传分析显示横北村古代人群内部不存在明显的母系遗传结构差异。第二、成功从6例宁夏彭阳古代人类遗骸中获得真实可靠的线粒体高可变Ⅰ区序列,归属为6个单倍型,3个单倍型类群,分别为C、D4和M10。为了研究本样本的单倍型在现代人群中的分布,在东亚和北亚人群已经发表的线粒体数据库中搜索了共享序列,结果这6个样本均找到了相应的共享个体。总体来看,这些样本的共享个体大多来自于北方游牧畜养民族起源的北亚人群和中国北方少数民族。进一步通过中介网络分析探讨彭阳古代人群的种族归属问题,单倍型类群C中,北方现代汉族个体大多聚集在一个聚类簇上,样本PW4与现代北亚人群、中国北方少数民族以及古代游牧畜养人群聚类在一起。单倍型类群D中,所选用的几个人群大都混合在一起,很难将他们清晰的分辨开来,但比较明显的是,样本PZ2与PW6只与中国北方少数民族和北亚人群共享同一节点。单倍型类群M10中,没有古代游牧畜养人群。样本PW7与北亚人群及北方汉族共享同一节点。总的看来,这6个样本的共享人群在北亚人群和中国北方少数民族中均有发现,而且有些个体的共享人群只来源于或多数来源于游牧畜养起源的民族中,这些结果表明邻近中原地区的彭阳古代人群可能来自于北方游牧畜养民族。第三、成功从46个青海陶家寨古代人类遗骸中得到了43个真实可靠的线粒体高可变Ⅰ区序列,归属为24个单倍型,8个单倍型类群,分别为A、B、D、F、M10、M*、N9a和Z。基于线粒体单倍型类群频率分析,陶家寨古代人群与现代北方汉族及藏缅人群具有较近的遗传关系。主成份分析图中,陶家寨古代人群可以与北方汉族划分为一个聚类簇,同时也与一少部分藏缅人群距离非常近。中介网络图中,无论在北方主导的单倍型类群还是南方主导的单倍型类群中,陶家寨人群总是与大多数的藏缅人群和汉族聚集在一起。分子差异分析表明陶家寨人群与藏缅人群的Fst最小,甚至为负值（-0.00095）,P值远大于0.05,另外,陶家寨人群与北方汉族、南方汉族的Fst分别为0.00359和0.00406,P值都大于0.05,说明他们之间差异不显著。这些结果表明陶家寨古代人群与藏缅人群和汉族具有较近的遗传关系。由于古代氐羌人群是藏缅人群的主要母系来源之一,陶家寨又地处古代氐羌人群聚居地,该墓葬群属于同时期的汉文化,由此推测古代氐羌人群是汉族人群的一个母系基因贡献者。第四、对各种古代人群线粒体DNA分析表明,在所选的古代人群中同现代北方汉族遗传结构最为相似的是3,000年前居住于中原地区的横北村古代人群,而其他古代人群包括青海陶家寨古代人群和宁夏彭阳古代人群,相对于横北村古代人群来说,他们与现代北方汉族遗传关系略远一点,但是他们或多或少都与现代汉族存在着单倍型共享的情况。基于以上分析结果,结合历史记载,我们得出如下汉族发展历程假设：远古时期,若干氏族部落相互融合,逐渐在中原地区形成华夏族,后者又不断与周边民族融合,至汉代形成以汉族为称谓的民族,此后又继续向外扩张并与周边民族融合,最终形成现代汉族。由于农耕文化远远先进于周边地区的游牧渔猎文化,华夏族及其后裔的人口数量远远多于其他人群,以后的民族融合中,汉族群体一直占据主导地位,这使得其遗传结构基本保持稳定。后期汉族大规模向南方地区迁徙,并与南方土著民族发生融合,母系基因结构发生了一定变化,最后形成了北方汉族和南方汉族在母系方面存在一定差异的局面。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词表
• 第1章 绪论
• 1.1 古史或历史传说中的汉族起源
• 1.2 古生物学及考古学对汉族起源的研究
• 1.3 遗传学对汉族起源的研究
• 1.3.1 线粒体DNA研究
• 1.3.2 Y染色体研究
• 1.3.3 其他遗传标记研究
• 1.3.4 古DNA研究
• 1.4 本论文的立题依据
• 第2章 材料与方法
• 2.1 样本信息
• 2.1.1 山西横北村墓地样本背景
• 2.1.2 宁夏彭阳样本背景
• 2.1.3 青海陶家寨样本背景
• 2.2 实验材料
• 2.3 试剂与仪器
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 样本处理
• 2.4.2 DNA抽提
• 2.4.3 PCR扩增
• 2.4.4 扩增产物检测
• 2.4.5 高可变Ⅰ区序列扩增
• 2.4.6 线粒体单倍型类群的鉴定
• 2.4.7 性别鉴定
• 2.4.8 DNA片段纯化
• 2.4.9 DNA片段测序
• 2.4.10 污染防止与真实性验证
• 2.4.11 数据分析
• 第3章 山西绛县横北村西周时期古代人群的遗传学分析
• 3.1 结果与分析
• 3.1.1 结果真实性验证
• 3.1.2 线粒体高可变Ⅰ区序列及单倍型类群鉴定
• 3.1.3 单倍型类群频率及主成份分析
• 3.1.4 共享序列及核酸差异分析
• 3.1.5 分子差异度分析
• 3.1.6 横北村古代人群对相关人群的人群混合度分析
• 3.1.7 墓群内部人群遗传结构分析
• 3.2 讨论
• 3.2.1 横北村古代人群与汉族的亲缘关系
• 3.2.2 横北村古代人群内部遗传结构
• 3.3 小结
• 第4章 宁夏彭阳东周时期古代人类遗骸的遗传学分析
• 4.1 结果与分析
• 4.1.1 线粒体DNA结果
• 4.1.2 中介网络分析
• 4.2 讨论
• 第5章 青海西宁陶家寨东汉时期古代人群的遗传学分析
• 5.1 结果与分析
• 5.1.1 结果真实性验证
• 5.1.2 线粒体高可变I区序列及单倍型类群鉴定
• 5.1.3 主成份分析
• 5.1.4 七个单倍型类群的中介网络分析
• 5.1.5 分子差异度分析
• 5.2 讨论
• 5.3 小结
• 第6章 汉族起源及其与周边民族的融合问题
• 6.1 数据选择与统计分析
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 各古代人群在现代汉族中单倍型共享情况
• 6.2.2 主成份分析
• 6.2.3 人群混合度分析
• 6.3 讨论
• 6.3.1 现代汉族的北方母系祖先
• 6.3.2 汉族与周边民族的融合情况
• 6.3.3 汉族发展历程综述
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢