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澳洲土著人基因組揭示人類由亞洲遷入澳洲的路線

人類的起源與遷徙是一個(gè)復(fù)雜的過程，同時(shí)也是當(dāng)前學(xué)術(shù)界存在爭(zhēng)議的研究熱點(diǎn)。目前，“非洲單一地區(qū)起源說”是被廣泛接受的理論，即所有的非非洲的現(xiàn)代人類種群都是由最早的非洲人進(jìn)化而來，他們遷徙到歐洲、亞洲和澳洲，取代了當(dāng)?shù)匾汛嬖诘闹绷⑷伺c遠(yuǎn)古人，并進(jìn)化為現(xiàn)代人類。根據(jù)該理論，東亞人類種群主要是由單次遷移或擴(kuò)散完成的，即所謂的“單擴(kuò)散模型”，在這個(gè)模型中，澳大利亞人的祖先——澳大利亞土著人被推測(cè)是從亞洲人種群中分離出來的。由于近代土著居民與澳大利亞殖民者的異種繁衍，許多當(dāng)代的澳大利亞土著居民都繼承了歐洲人的血統(tǒng)。為了對(duì)當(dāng)?shù)赝林用竦墓爬蠚v史有一個(gè)更好的了解，研究人員希望能夠?qū)σ粋€(gè)未曾攜帶歐洲人基因的原始土著居民進(jìn)行測(cè)序。大約1年前，Willerslev的研究小組獲得了由英國(guó)人種學(xué)家AlfredCortHaddon采集的一縷頭發(fā)樣本。歷史記錄顯示，Haddon是在上世紀(jì)20年代早期從悉尼前往佩斯的途中，于一名年輕的土著居民那里獲得這一樣本的。丹麥倫理委員會(huì)隨后核準(zhǔn)了Willerslev的研究計(jì)劃。大約1年前，Willerslev的研究小組獲得了由英國(guó)人種學(xué)家AlfredCortHaddon采集的一縷頭發(fā)樣本。歷史記錄顯示，Haddon是在上世紀(jì)20年代早期從悉尼前往佩斯的途中，于一名年輕的土著居民那里獲得這一樣本的。丹麥倫理委員會(huì)隨后核準(zhǔn)了Willerslev的研究計(jì)劃。丹麥哥本哈根大學(xué)、深圳華大基因和澳大利亞格里菲斯大學(xué)組成的科研團(tuán)隊(duì)該份頭發(fā)樣品進(jìn)行基因組測(cè)序分析，本期封面是一根澳洲土著人頭發(fā)的掃描電鏡照片（大約80微米）。研究未發(fā)現(xiàn)歐洲人外源基因的證據(jù)，估計(jì)污染水平低于0.5%。研究證實(shí)了澳洲土著人的祖先種群是在6.2萬年至7.5萬年前走出非洲遷徙到東亞地區(qū)，早于現(xiàn)代亞洲人的祖先約4萬年。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)代亞洲人祖先遷入美洲之前兩波遷移人群間的基因流動(dòng)的證據(jù)。我們的發(fā)現(xiàn)支持了當(dāng)今澳洲土著人的祖先是比征服亞洲的人更早的人種的觀點(diǎn)，他們的祖先可能是非洲外最古老的持續(xù)繁衍的人種之一。澳大利亞土著人祖先的東遷要明顯早于古歐亞人的遷徙，其遺留種群與后來東遷亞洲人祖先群體發(fā)生過基因交流，強(qiáng)有力的證明了人類遷徙史上的多次擴(kuò)散理論，即“多擴(kuò)散模型”。這對(duì)全面了解人類的起源和遷徙過程具有十分重要的意義。

非洲外現(xiàn)代人早期遷徙路線重建。樹形圖表示澳洲土著人（ABR）相對(duì)于歐洲人（CEU）和攜帶了澳洲土著人與亞洲人祖先間基因流動(dòng)的中國(guó)漢人（HAN）的分支關(guān)系。紫色箭頭表示澳洲土著人祖先最早于6.2萬年至7.5萬年間進(jìn)入亞洲東部，與丹尼索瓦人發(fā)生了基因交換，并于5萬年前到達(dá)澳洲。黑色箭頭表示2.5萬年至3.8萬年間東亞人的擴(kuò)散路線，1.5萬年至3萬年亞洲人與印第安人祖先分開前的某段時(shí)間摻入了早期擴(kuò)散的殘片。

早期γ-振動(dòng)同步促進(jìn)丘腦和皮質(zhì)發(fā)育

在發(fā)育階段，感覺皮層中地形圖的形成要求丘腦皮層網(wǎng)絡(luò)間精確的瞬時(shí)連接。然而，這種同步的生理基礎(chǔ)卻不為人所知。研究發(fā)現(xiàn)在新生大鼠胡須感覺系統(tǒng)中早期γ-振動(dòng)使精確的丘腦皮層時(shí)空同步成為可能。在單個(gè)丘腦類桶和相應(yīng)的皮層桶中，早期γ-振動(dòng)同步神經(jīng)元被丘腦γ-振動(dòng)驅(qū)動(dòng)，初期不被大腦皮層抑制，支持著丘腦突觸發(fā)育階段的可塑性。我們認(rèn)為在成體大腦水平連接發(fā)育前早期γ-振動(dòng)允許丘腦和皮層神經(jīng)元被組織成為垂直地形功能單元。在這一過程中，多次反復(fù)感覺信號(hào)輸入丘腦皮層電路中。

光的傳播與相位不連續(xù)性：反射和折射的通則

傳統(tǒng)光學(xué)組件依賴于光傳播變成光束過程中積累起的漸進(jìn)相轉(zhuǎn)移。通過引入大于波長(zhǎng)尺度的周相突變獲得新自由度。帶有空間變化的相位響應(yīng)及亞波長(zhǎng)分離的光學(xué)諧振腔的二維數(shù)組可以記錄上述相的在光傳過兩個(gè)媒介間接口的不連續(xù)性。在這規(guī)則下，具有沿界面線性相位變化的硅表面的金屬天線光電薄矩陣中，可以觀察到異常反射和折射現(xiàn)象。由于采用平面金屬界面產(chǎn)生了光學(xué)旋渦，所以光學(xué)相位不連續(xù)性為光束設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。

小行星21魯特西亞的圖片：一個(gè)從早期太陽(yáng)系的殘余星子

本期封面是名為21魯特西亞的小行星的圖片，圖片來源于歐洲航天局“羅塞塔”太空船上搭載的光學(xué)、光譜和紅外遠(yuǎn)程成像系統(tǒng)攝像機(jī)。圖片揭示小行星21魯特西亞具有復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，這顆小行星是目前為止已知的密度最高的小行星，3.4±0.3g/cm3。北極地區(qū)覆蓋著厚厚一層風(fēng)化層，這似乎發(fā)生了大規(guī)模的山體滑坡。21魯特西亞表面地質(zhì)復(fù)雜，地質(zhì)年代久遠(yuǎn)和高密度表明其很可能是一顆原始星子。這與先前飛船觀測(cè)到的較小的小行星相反，21魯特西亞很可能是較大行星的碎片，或由較小碎片重新堆積而成。

小行星21魯特西亞的表面特征。在Baetica區(qū)的中心有21公里直徑的隕石坑群（B）。在Baetica區(qū)（與中心隕石坑群有關(guān)的新地形）和Noricum區(qū)（舊地形）之間的邊界在很多區(qū)域比較清楚（C）。在Narbonensis區(qū)中，曲線特點(diǎn)減弱了隕石坑及其邊界。