全人类只剩一男一女如何复育人口?

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外来捕食者乘船驾到。短短两年内,几乎所有人都命丧黄泉。

波尔斯金字塔(Ball’s Pyramid)是南太平洋上的一座小岛,坐落于澳大利亚东部600公里处,它就像一块玻璃尖塔一样耸立于大洋之中。在悬崖峭壁的半山腰上,一丛细长的灌木之下,隐藏着这种生物最后的幸存者。这两个侥幸逃脱的“亚当”和“夏娃”只用了短短9年时间就繁殖了9,000个后代,有孩子,有孙子,还有重孙子。

这并不是创世纪里的故事,这对幸运的夫妻也并非人类,而是一种又被称为“树龙虾”(tree lobsters)的豪勋爵岛竹节虫(Lord Howe Island stick insect),体型跟人类的手掌大小相仿。它们原本居住在豪勋爵岛,但那里却在1918年遭到黑鼠的入侵。很多人认为这种生物已经灭绝,但83年后,人们却在波尔斯金字塔上找到了它们。这项奇迹般的发现归功于一组科学家,他们2003年爬上了500英尺的悬崖,到达了这些竹节虫的藏身之地。这两只豪勋爵岛竹节虫被命名为“亚当”和“夏娃”,还被送到墨尔本动物园进行人工复育。

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Image caption 澳大利亚近海的豪勋爵岛——外来物种的入侵导致当地物种濒临灭绝(图片来源:Getty Images)

经历了“世界末日”之后还能重新恢复种群数量,可能只是昆虫世界的个案:雌性豪勋爵岛竹节虫每10天就能产10枚卵,而且能够单性生殖。也就是说,这种竹节虫不需要与雄性交配便可繁衍后代。但如果换成人类,要恢复人口数量却并非如此简单。我们能否做到这一点呢?需要花费多长时间才能做到?

这个问题可不是在酒吧里闲聊几句就能回答的。美国航空航天局(NASA)曾经专门研究过移民外星球所需派遣的志愿者人数,还有一些机构就濒危物种的保护计划制定了许多决策,由此看来,这个国际问题的重要性和紧迫性都在与日俱增。

让我们抛开现实,设想一下100年后的情形。在这期间,人类的发展方向发生了严重错误,机器人的崛起将我们在地球上赶尽杀绝——史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)早在2014年就预言过这番景象。只有两个人侥幸存活。因此,人类别无选择:他们生下的第一代人都是兄弟姐妹关系。

西格蒙德·弗洛伊德(Sigmund Freud)认为,除了杀父弑母之外,乱轮是唯一一项人类社会通行的禁忌。乱伦不仅令人心生厌恶,而且十分危险。一项针对1933至1970年间出生在捷克斯洛伐克的儿童进行的研究显示,在父母双方为一级亲属的儿童中,有40%都患有严重残疾,14%最终死亡。

隐性风险

要理解近亲繁殖为何如此致命,就必须了解一些基因知识。我们的每一个基因都分成两套,分别来自父母双方。但有些基因只有在两套完全相同的情况下才会显现变异性状。多数遗传疾病都是由这些“隐性”基因决定的。隐性基因之所以能够躲开进化雷达的监视,是因为它们本身是无害的。事实上,普通人的基因组上都包含一两个致命的隐性基因。

当一对夫妻有亲属关系时,隐性基因就很难继续隐藏。以色盲为例,这种罕见的隐性疾病会导致患者完全无法分辨色彩。每3.3万美国人中约有1人是色盲,但每100人就有1人携带色盲基因。如果灾难发生之后的两名人类幸存者中有1人携带色盲基因,他们的孩子便有四分之一的可能继承这种基因。如果只是到这一步,情况还算不错。但只要有一代人近亲繁殖,风险就会急剧上升——后代有四分之一的可能携带两套色盲基因。照此计算,人类的两位幸存者的第一代孙就有十六分之一的概率患上色盲症。

这正是平吉拉普(Pingelap)居民的命运,那是一座位于西太平洋上的环礁。18世纪时,一场突如其来的台风席卷了这座小岛,岛上只有20人幸免于难,其中包括1名色盲基因携带者。由于基因库太小,所以岛上现有的居民中有十分之一都是色盲。

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Image caption 新西兰濒危物种鸮鹦鹉的种群数量之所以很难恢复,部分原因就在于基因库太小(图片来源:Getty Images)

即使蕴含着巨大的风险,但如果幸存者有足够多的后代,那至少还有一些人有机会获得健康的身体。但如果近亲繁殖持续数百年的时间,又会发生什么事情呢?不必盯着这座小岛,因为有一群人始终对近亲结婚乐此不疲,那就是欧洲王室。在长达200年的时间内,有9代人都出于战略目的而与自己的表亲堂亲、叔父伯父、侄子侄女联姻。西班牙哈布斯堡家族便是一个活生生的例子。

查尔斯二世是这个家族中最著名受害者,他生来便患有一系列生理和心理残疾,这位国王直到8岁才学会走路。成年之后,他又因为患有不育症而导致了整个王朝的覆灭。

2009年,一组西班牙科学家揭示了背后的原因。查尔斯的血统十分混乱,以至于他的“近亲系数”(inbreeding coefficient,指的是从父母双方继承相同基因的概率)比亲兄弟姐妹生下的孩子还高。

生态学家还使用这一指标来评估濒危物种面临的基因遗传风险。“如果种群数量太小,每个个体迟早都会与其他个体产生血缘关系,而随着血缘关系越来越近,近亲繁殖的影响也会越发明显。”新西兰奥塔哥大学(Otago University)的布鲁斯·罗伯森(Bruce Robertson)博士说。他研究了全世界仅存的125只鸮鹦鹉,这是一种生活在新西兰的不会飞的巨型鹦鹉。

近亲繁殖对精子质量的影响尤其引人担忧,这已经导致无法孵化的鸮鹦鹉蛋比例从10%上升到40%左右。罗伯森表示,这是近交衰退的典型例子,而近交衰退则是由种群中的隐性基因缺陷造成的一种现象。尽管拥有大量的食物,而且可以免受天敌的威胁,但鸮鹦鹉或许仍然难逃灭绝的命运。

免疫混合

濒危物种还要面临更加长期的风险。尽管它们可能已经适应了自己的生存环境,但基因多样性却可以帮助物种在进化的过程中应对未来的挑战。现在看来,没有什么比免疫力更加重要的了。“多数物种似乎都在努力提升多样性,人类也不例外。我们会选择与自己的免疫构成差异极大的人做配偶,这样便可获得丰富的免疫力。”英国杜伦大学的菲利普·史蒂芬斯(Philip Stephens)博士说。回到我们的进化史上,有人认为,如果能与尼安德特人交配,或许能够极大地改善我们的免疫系统基因。

即使人类做到了这一点,实际的影响可能也微乎其微。如果一小群个体与世隔绝的时间太长,就很容易受到“奠基者效应”的影响——基因多样性的丧失会扩大该种群的基因缺陷。这些新人类不仅外形和声音与我们不同,甚至有可能是跟我们截然不同的另一个物种。

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Image caption 19世纪的欧洲王室为近交衰退提供了活生生的例子(图片来源:Science Photo Library)

那么我们究竟需要多大程度的多样性呢?史蒂芬斯表示,这一话题早在20世纪80年代就已经引发了热议。当时,澳大利亚科学家提出了一条经验法则。“大致来说,需要50个能够生育的个体才能避免近交衰退,需要500个才能充分适应环境。”他说。国际自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录至今仍然沿用这一法则——但由于基因从一代遗传给下一代时可能发生随机损失,所以这一数字已经上调到500至5,000。

逐渐地,这个概念也令人们开始质疑大型动物保护组织的政策,因为这些组织往往优先救助最濒危的物种。“这种保护政策还是沿用了‘伤员分检’的理念——首先了解伤亡情况,然后判断是否有救活的希望。这听起来似乎不错,但如果用来保护物种的话,效果究竟怎样呢?”

不过,正如一位科学家所说,在你否定一男一女能够恢复人口数量之前,我们人类其实正是这个遗传缺陷概念的活生生的例子。解剖学和考古学证据显示,我们的祖先本来就没有达到我们自己的人口目标:在接近100万年的时间里,只有1,000个人类个体。之后,在5万至10万年前,当我们的祖先离开非洲时,我们又陷入另一个难关。如你所料,我们当时的基因多样性极低。科学家在2012年针对相邻的黑猩猩种群之间的基因差异展开了研究,他们发现,仅仅是一个种群的黑猩猩的基因多样性都高于如今地球上的70亿人。

效仿祖先或许是最好的做法。NASA 2002年发布的一项研究显示,人类学家约翰·摩尔(John Moore)的测算数据是以一小群早期人类(160人)为模型计算而来的。他建议从无儿无女的年轻夫妇开始,筛选潜在的危险隐性基因。摩尔计算这项数据的目的是为了规划长期的太空旅行,而不是在地球上恢复人口。根据他的测算,探索太空的先驱回到地球之前,只能与世隔绝200年。

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Image caption 如果我们有意为之,只要短短几个世纪便可将人口从很小的基数扩大到几十亿的规模(图片来源:Getty Images)

那么,如果地球上只剩下一男一女会怎样?无法给出确切的答案,但史蒂芬斯仍然保持谨慎乐观:“关于基因多样性过低所产生的短期影响有着明确的证据,但这都只是概率问题。我们听过很多濒临绝境却起死回生的故事——一切皆有可能。”

只要末日灾难没有摧毁现代文明的根基,人类就能以不可思议的速度恢复活力。在20世纪之初,近亲繁殖率极高的北美哈特人创造了有史以来最高的人口增速——每17年便会翻一翻。虽然很难实现,但如果每名女性都生8个孩子,全球人口数量只需要短短556年便可恢复到70亿,并再次陷入如今的人口危机。

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(责编:友义)

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