AI和機(jī)器學(xué)習(xí)正在幫助進(jìn)化生物學(xué)家找到古老的人類(lèi)祖先， 盡管這一發(fā)現(xiàn)背后的現(xiàn)代科學(xué)原理尚不為人所知，這個(gè)可能的“人類(lèi)祖先”的具體未能最終確定，可能是尼安德特人和丹尼索瓦人雜交的后代。

近日發(fā)表在《自然·通信》上的一項(xiàng)新研究的結(jié)果表明，在今俄羅斯發(fā)現(xiàn)的尼安德特人和丹尼索瓦人的雜交體不是個(gè)例，而是一個(gè)更普遍的、逐漸滲透過(guò)程的一部分。

去年8月，研究人員首次發(fā)現(xiàn)了一種古老的人類(lèi)雜交體，據(jù)推算，這位女性在距今約9萬(wàn)年前去世。她的骨頭在俄羅斯阿爾泰山脈的丹尼索瓦的洞穴中被發(fā)現(xiàn)。遺傳學(xué)分析顯示，這位古人類(lèi)的父母屬于不同的人類(lèi)群體。她可能有一個(gè)尼安德特人（Neanderthals）母親和一個(gè)丹尼索瓦人（Denisovans）父親。

馬克斯·普朗克進(jìn)化人類(lèi)學(xué)研究所的Viviane Slon及其同事在《自然》雜志上發(fā)文稱(chēng)：“這位古人類(lèi)的父親的基因組符合尼安德特人血統(tǒng)的痕跡，可能屬于該洞穴中后來(lái)發(fā)現(xiàn)的丹尼索瓦人。而母親來(lái)自與后來(lái)居住在歐洲的尼安德特人關(guān)系密切的人群。

尼安德特人和丹尼索瓦人分屬古人類(lèi)的兩個(gè)不同亞種。尼安德特人定居在歐洲和西亞的一些地方。而丹尼索瓦人可能在中亞和西伯利亞定居，丹尼索瓦人的第一個(gè)頭骨在2008年在該地區(qū)被發(fā)現(xiàn)。

這兩個(gè)群體在遺傳特質(zhì)上有所不同，但都可能與現(xiàn)代人交叉繁殖。研究表明，這種雜交使現(xiàn)代人類(lèi)免受病毒和疾病的侵害。一些遺傳基因甚至可能影響了人類(lèi)頭骨和大腦的形狀。

科學(xué)家們普遍認(rèn)為尼安德特人和丹尼索瓦人會(huì)彼此交配，不過(guò)研究人員只發(fā)現(xiàn)了一處可以證明這種雜交確實(shí)存在的實(shí)際證據(jù)。

用AI預(yù)測(cè)未知的人類(lèi)祖先

西班牙進(jìn)化生物學(xué)研究所（IBE）、國(guó)家基因組分析中心（CRG）、國(guó)家基因組織（CNAG-CRG）和塔爾圖大學(xué)的研究人員，正在使用深度學(xué)習(xí)算法，來(lái)識(shí)別迄今為止最新的人類(lèi)未知祖先。研究顯示，這些祖先們?cè)跀?shù)千年前曾與現(xiàn)代人類(lèi)進(jìn)行雜交。

本研究論文的兩位作者Jaume Bertranpetit和Oscar Lao（右）

“深度學(xué)習(xí)使我們能夠觀察到，究竟是什么讓我們的祖先的DNA拼圖能夠最終拼在一起?！盠ao解釋道。

Lao和他的同事們的研究發(fā)現(xiàn)，在人類(lèi)祖先的基因組中存在一種新的古人類(lèi)的足跡，這是尼安德特人和丹尼索瓦人的雜交體。 DNA計(jì)算分析的結(jié)果還顯示，這種亞洲與非洲的現(xiàn)代人類(lèi)交配的后代已經(jīng)滅絕。

研究人員在論文中表示：“除了此次發(fā)現(xiàn)的尼安德特人和丹尼索瓦人的互相雜交滲透之外，我們的研究結(jié)果還表明，所有來(lái)自亞洲和大洋洲的古代人類(lèi)存在彼此第三次滲透?！?/p>

“大約8萬(wàn)年前，古人類(lèi)開(kāi)始‘走出非洲’，當(dāng)時(shí)一部分人離開(kāi)了非洲大陸，開(kāi)始遷移到其他大陸，從而孕育產(chǎn)生了現(xiàn)在地球上的全部人口，其中一些古人類(lèi)已經(jīng)現(xiàn)代人類(lèi)的祖先。”IBE的首席研究員、UPF的部門(mén)主管Jaume Bertranpetit表示。

“從那時(shí)起，現(xiàn)代人類(lèi)與尼安德特人在除非洲之外的所有大陸上都進(jìn)行了交配繁殖，還與丹尼索瓦人在大洋洲和今東南亞地區(qū)交配繁殖，不過(guò)目前還沒(méi)有確實(shí)證據(jù)證明現(xiàn)代人類(lèi)與第三種已滅絕的物種進(jìn)行交叉繁殖?！?/p>

利用深度學(xué)習(xí)解密人類(lèi)進(jìn)化史

到目前為止，人類(lèi)存在“第三祖先”的說(shuō)法只是現(xiàn)代人類(lèi)的基因組的某些片段起源的一種理論解釋。不過(guò)，深度學(xué)習(xí)和AI算法，使得從DNA推斷出人類(lèi)祖先種群的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息成為可能。

研究人員面臨的一大問(wèn)題是，需要分析的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)模型比迄今為止任何其他模型都要復(fù)雜得多，而且還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)面向這類(lèi)任務(wù)的統(tǒng)計(jì)工具。深度學(xué)習(xí)“是一種模仿哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)行方式的算法，算法中不同的人造神經(jīng)元專(zhuān)門(mén)學(xué)習(xí)并掌握一些特定模式，即對(duì)完成指定任務(wù)而言最重要的一些模式”，該研究的首席研究員Oscar Lao表示。

“我們利用這些屬性來(lái)生成算法，對(duì)數(shù)十萬(wàn)次模擬獲得的基因組進(jìn)行學(xué)習(xí)，來(lái)預(yù)測(cè)古人類(lèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。在模擬時(shí)，我們會(huì)沿著人類(lèi)歷史上的可能的進(jìn)化路線前進(jìn)。最終利用深度學(xué)習(xí)，找出讓我們的祖先拼圖融合在一起的因素。”

這是研究人員首次將深度學(xué)習(xí)成功用于解釋人類(lèi)歷史，為這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于生物學(xué)、基因組學(xué)和進(jìn)化學(xué)等其他問(wèn)題鋪平了道路。

深度學(xué)習(xí)分析顯示，這種已滅絕的“第三種”原始人可能是尼安德特人和丹尼索瓦人的后裔。今年夏天發(fā)現(xiàn)的一批古人類(lèi)化石具備的特征似乎印證了該研究的說(shuō)法，進(jìn)一步加強(qiáng)了與現(xiàn)代人類(lèi)共存并與之交配的“第三物種”的假設(shè)。

“我們的理論與最近發(fā)現(xiàn)的混血古人類(lèi)標(biāo)本特征相吻合，不過(guò)目前還不能排除其他可能性”，塔爾圖大學(xué)的調(diào)查人員、IBE的前調(diào)查員Mayukh Mondal說(shuō)。