《Nature Communications》：Ancient DNA reveals a family ossuary and long-distance migration on the Pacific coast before the Inca Empire
本研究追踪了不晚于公元13世纪开始的太平洋沿岸远距离迁徙。来自秘鲁南部钦查谷地（Chincha Valley）下部和21个个体的全基因组数据显示，其与北部700公里外的人群存在共享祖先。一个被称为钦查王国（Chincha Kingdom）的大型政体自13世纪至15世纪控制钦查谷地，直至被印加帝国（Inca Empire）征服。最早迁徙者具有未混合的祖先成分，而在后续世代中，与邻近沿海地区人群的通婚产生了混合祖先。埋葬于家族窖藏（family ossuary）中的亲属践行了血缘内婚制（consanguineous endogamy）。研究人员构建了一个基于古DNA（aDNA）家谱和个体海洋膳食比例估计校准曲线的代际尺度贝叶斯模型（Bayesian model），以应对太平洋沿岸因海洋储库效应（marine reservoir effect）和基于δ15N估计海洋消费量的不确定性所导致的长期年代精度困难。这些数据展示了从13至15世纪的人口连续性，与持续的颅骨改形（cranial modification）和死后红色颜料涂抹仪式传统相吻合。研究揭示了紧密且远距的沿海互动网络，这些网络塑造了印加使节在将这些社群整合入帝国之前所遇到的社会政治景观。
人类文化转型的生物学维度是人类学（anthropology）的核心议题，涉及古代社会发展与遗传多样性、亲属实践以及地方和更大尺度互动的关系问题。跨区域的互动常以人口流动和婚姻联盟为特征，促进了远距群体间的联系。迁徙是人类行为的基本组成部分，既可作为社会经济组织重大转变的驱动力，也可作为其结果。在前西班牙时期的安第斯地区（pre-Hispanic Andes），骆马（camelid）商队和水运工具在连接基于亲属的群体和扩张主义国家的持久互动网络中发挥了关键作用，形成了反映共享技术、艺术风格和葬仪传统的"复杂连通性"。然而，关于生态区内何时以及如何发生跨地区互动、人员流动伴随 goods 和知识流通的频率等关键问题仍待解决。
本研究聚焦于安第斯太平洋沿岸这一南美洲运动和贸易的关键走廊，结合全基因组、考古学和历史学数据，探讨公元13至16世纪秘鲁南部钦查谷地的遗传多样性和亲属实践。这一时期见证了本地钦查政体（Chincha polity）的兴起、其融入印加帝国，以及西班牙入侵后约在公元1530年代的人口崩溃。研究表明，在印加征服之前，从北海岸到钦查的长距离迁徙以及不同沿海人群之间的遗传交换均已发生。研究人员探讨了气候、贸易以及北方强大奇穆政体（Chimú polity）的扩张作为潜在推拉因素，可能如何驱动了这一迁徙并维持了长期的外部联系。本研究还揭示了生物学亲属关系在某些社群中的核心作用，通过鉴定践行血缘内婚制并被共同埋葬于家族窖藏中的亲属得以体现。
16世纪文献记载钦查谷地存在一个强大的沿海政体，其领土涵盖钦查和皮斯科（Pisco）谷地，可能还包括北部托帕拉（Topará）和卡涅特（Ca?ete）谷地的部分区域。该政体至少包含3万名男性贡赋者，表明总人口可能超过10万。钦查经济遵循水平经济互补性（horizontal economic complementarity）模式，围绕基于内婚制群体（endogamous groups）的专业生产者之间的商业交换而组织，包括至少1万名渔民、1.2万名农民和6,000名工匠与商人，各群体居住在钦查谷地的不同区域。商人获取银、金、祖母绿等 prestige items，用于与不同地区的精英交换，包括南部的伊卡谷地（Ica Valley）。这些商人据称沿海岸和高地旅行，乘坐轻木筏（balsa rafts）和骆马商队，可能使用了在钦查谷地各处出土的衡器。
印加帝国于公元15世纪初将钦查王国纳入版图，建立了罕见的协商关系。现有模型认为，钦查自愿成为海上附庸以获取珍贵的红蛤（Spondylus）贸易特权，此前该贸易由北海岸的奇穆人控制。钦查在印加眼中显然享有崇高地位，例如在卡哈马卡战役中，钦查首领与印加皇帝并肩而坐。
本研究呈现了来自拉斯瓦卡斯（Las Huacas）和钦查谷地中部的全基因组分析。钦查谷地中部是查普云加（chaupiyunga）的实例，即位于沿海平原和高地谷地之间的过渡生态区域，适宜种植古柯（coca）和玉米（maize）等重要作物。近期考古研究在中部谷地记录了超过500座墓葬，聚集为44处墓地。墓葬分为两类：地下石棺（cists）和大型可进入的陵墓（chullpas），均包含多个个体。石棺中的个体呈伸展姿势，而chullpas中的个体则涂有赤铁矿和朱砂基红色颜料，脊椎穿在芦苇杆上（"脊椎柱"），年代可至16世纪。
拉斯瓦卡斯位于钦查谷地冲积平原中心，由现代农田分隔的不同土丘群组成。该遗址面积达100公顷，是谷地第二大遗址。对N1建筑群A2室的挖掘揭示了多样的葬仪特征，包括地下墓、露天背景、个体埋葬、大型公共窖藏和广泛的二次埋葬实践。其中一些处理方式，如对骨骼遗骸涂抹红色颜料和芦苇串脊椎，与中部谷地记录的实践极为相似。
研究人员成功从25个个体中提取了DNA，并利用TWIST Ancient DNA富集试剂盒对全基因组1,237,207个靶向单核苷酸多态性（SNPs）进行了富集。大多数个体的线粒体和X染色体制图（XY核型个体）污染率低于3%，读取末端的损伤率高于3%，表明所获基因组数据的真实性。四名个体（JUC27、JUC34、LHA23、LHA28）的污染率超出可接受阈值，被排除在进一步分析之外。结合先前发表的六名中部谷地个体，拉斯瓦卡斯的最终数据集包括：1）大型公共窖藏中的六个体；2）一个原发性伸展埋葬；3）与属架埋葬相关的不完整颅骨。在中部谷地，有来自九处野外石chullpas的11个个体和来自分开石棺的两个体，附有直接和相关的
14C加速器质谱（AMS）年代。染色体性别估计显示12个个体为生物学女性，15个为生物学男性。两个研究区域采样的13个个体的颅骨被涂有红色颜料，这使其成为最早对接受此处理个体进行全基因组研究的案例之一。
在遗传多样性与人口统计学方面，研究人员使用READv2软件确定了钦查谷地遗址中埋葬个体之间的生物学亲缘关系。共鉴定出一对一级、三对二级和四对三级亲属。主要亲属群体被共同埋葬在拉斯瓦卡斯的一处家族窖藏中。通过结合遗传估计与年龄、性别等人口统计信息以及线粒体单倍型，研究人员重建了这四个个体最可能的家谱。线粒体单倍型的不匹配表明LHA12是LHA14的父亲。男性LHA27与LHA12共享线粒体单倍型，使其成为LHA14的父系叔父。LHA34与LHA12和LHA27共享同一对祖父母。中部谷地个体之间未观察到一至三级亲属对，然而一名中部谷地个体（JUC30）与拉斯瓦卡斯后期扰动背景中埋葬的男性LHA67为二级亲属。
按年代分组的中部谷地个体表现出一定程度的遗传多样性，以条件杂合度（conditional heterozygosity, CH）衡量（CH = 0.205 ± 0.001），完全处于安第斯中部观察到的平均水平范围内。在中部谷地，后期个体的CH略高。相反，下部谷地的CH特别低（CH = 0.201 ± 0.001）。对中部谷地和拉斯瓦卡斯个体的纯合子运行（Runs of Homozygosity, ROH）分析显示，拉斯瓦卡斯许多个体表现出较高比例的短ROH（4–8 cM），表明其有效种群规模持续小于中部谷地个体。拉斯瓦卡斯三个体具有大于50 cM的长20–300 cM ROH，表明其谱系存在近期近亲结合（父母为二级或一级表亲）。中部谷地个体未表现出任何长ROH片段，这与拉斯瓦卡斯及显示安第斯晚期中间期（Late Intermediate Period）开始近亲结合增加总体趋势的其他同期遗址形成鲜明对比。
关于遗传亲缘关系与祖先成分，前哥伦布时期沿海人群的遗传多样性目前被分为三个群体：1）秘鲁北海岸，以奇卡马谷地（Chicama Valley）个体为代表；2）秘鲁中海岸，以利马瓦卡普克拉纳（Huaca Pucllana）个体为代表；3）秘鲁南海岸，以伊卡和帕尔帕（Palpa）周围遗址个体为代表。先前研究发现，三个沿海群体在特定时期的数据可用范围内均具有遗传连续性，且这种遗传连续性在很大程度上延续至今。三个沿海群体具有相对独特的遗传特征，同时在中美洲沿海和高地人群分化约9,000年后共享共同祖先。秘鲁太平洋沿岸的遗传多样性呈现南北梯度，其遗传结构由遗传漂变（genetic drift）与非沿海人群的互动塑造。
为探索钦查谷地个体与上述沿海社群的遗传关系，研究人员计算了Mbuti.DG为外群的F3统计量，并进行多维标度（MDS）分析。MDS图复制了安第斯中部的南北梯度。令人惊讶的是，已发表和本研究的钦查谷地数据在MDS图中与北部和中部海岸个体聚类，而非基于埋葬地点预期的中部和南部海岸个体。此外，虽然大多数埋葬在chullpas中的中部谷地个体似乎更接近中部海岸个体（除JUC12外），但早期埋葬在石棺中的中部谷地个体以及大多数后期中部谷地和拉斯瓦卡斯个体与北海岸个体更为相似。
研究人员使用ADMIXTOOLS中的qpWave确定拉斯瓦卡斯或中部谷地个体是否相对于外群组形成遗传同质群体。结果显示，除少数异常值外，来自每个年代组（晚期中间期石棺、晚期中间期chullpa、晚期视野期）和地理区域（中部谷地、拉斯瓦卡斯）的个体形成遗传同质群体。为探索钦查群体是否与三个秘鲁沿海群体中的任何一个为cladal，研究人员计算了F4统计量。最早的中部谷地个体、先前报道的中部谷地个体以及拉斯瓦卡斯窖藏中埋葬的个体（Peru_LasHuacas1_LH）仅与秘鲁北海岸群体为cladal。使用qpWave，所有三个群体均可建模为与北海岸祖先一致（一波祖先，秩0时p > 0.05）。
对于本研究的两个中部谷地群体，非显著检测结果仅在与中部海岸群体配对时出现。同时，Peru_Chincha1_LIP与南部高地个体共享的等位基因多于与北海岸个体的共享，但与南海岸个体共享的显著较少。类似地，Peru_Chincha1_LH与南部群体共享的等位基因多于北海岸群体，但与南海岸群体共享的也更多。几乎所有测试中部谷地群体是否可以仅由中部海岸参考群体或任何钦查群体的一波祖先解释的模型均返回低于显著性水平的p值。这表明除LasHuacas2_LH外，没有一个模型提供良好拟合。使用qpADM测试双向混合模型，在55个测试模型中，唯一得到支持的模型认为Chincha1_LIP为80%北海岸祖先和20%南海岸祖先的混合。本研究的后期中部谷地群体（Chincha1_LH）无法与任何沿海参考群体或早期中部谷地群体建模为一致。使用相同方法，在66个模型中仅一个得到支持，假设Chincha1_LH为61% Chincha1_LIP祖先和39%中部海岸相关祖先的混合，但标准误差较高。
研究人员未观察到Peru_Chincha2_LIP和Peru_Chincha2_LH与任何沿海群体比较时的显著统计量。此外，两个群体在与北海岸或中部海岸群体配对时，一波qpWave模型得到支持。然而，这些结果可能因相对较低的基因组覆盖率而缺乏统计效力。拉斯瓦卡斯的后期个体（LHA67，Peru_LasHuacas2_LH）与中部谷地个体为二级亲属，与北海岸和中部海岸群体均为cladal，但与南部高地个体共享的等位基因少于南海岸个体。Chincha2_LH的建模与qpWave中的中部海岸祖先一致。
在放射性碳测年与年代精度改进方面，研究人员估计该时段和地点的海洋储库效应（ΔR）为?314 ± 52年。这是基于所有模型约束的后验贝叶斯估计，而非使用现代贝壳数据的常规方法。ΔR基于每个个体的独特混合校准曲线，与其海洋膳食贡献成比例。修订后的ΔR使得用更高精度重新校准该区域的其他日期成为可能。精确结果依赖于家谱中构建的约束以及沉积序列的详细考量。没有将这些因素纳入考量，海洋膳食的影响将使个体日期校准过于不精确，无法解决代际尺度的问题。
关于迁徙发生在印加之前的论证，大多数具有北海岸祖先的个体在印加帝国与谷地接触之前很久就已存在。因此，可以反驳印加政策是这些迁徙模式始作俑者的说法。印加人可能加强或正式化了已有的北海岸家庭联系，尤其是因为采样的个体均未显示与高地的遗传联系。此外，北海岸移民可能到达了人口相对稀少的谷地，因为公元200–1200年的遗址和年代非常稀少。
在中部谷地，存在随时间推移遗传多样性增加的序列。两个最早个体（JUC35和JUC73）来自石棺墓葬，其建模中位死亡日期约为公元1290年。JUC35具有未混合的北海岸祖先，JUC73可能与同样具有北海岸祖先的JUC61为同一个体。接下来是四个具有南北海岸混合祖先的个体（Peru_Chincha1_LIP），中位死亡日期约为公元1360–1390年。三个具有北、中、南部海岸混合祖先的个体（Peru_Chincha1_LH），中位死亡日期约为公元1390–1490年。概率分布存在重叠，但趋势显示随时间推移混合程度增加。所有个体均有一定程度的北海岸祖先，可能通过钦查谷地的其他移民传递。谷地内部联系由下部谷地（LHA67）和中部谷地（JUC30）两个人之间的二级亲属关系所提示，两人均死于西班牙入侵前的最后一代。
关于钦查谷地葬仪景观的年代学，研究人员将中部钦查谷地的死亡归为一个统一阶段，显示埋葬始于约公元1260年。大约同时，拉斯瓦卡斯N1建筑群A2室的占用始于约公元1260年。传统年代学处理将这些背景归入晚期中间期或晚期视野期等时段框架。本研究的自下而上年代学揭示了这些传统区块方案的弱点，努力向可解决人类生活史的代际尺度年代学推进。
关于拉斯瓦卡斯家族窖藏的年代学，结果表明至少两代家族群体被置于拉斯瓦卡斯的共享窖藏（Feature 17）中。窖藏中最古老的采样埋葬为LHA12，生活于约公元1320年至1360年。整体模型估计窖藏中埋葬的个体死亡于约公元1330年至1440年之间。家谱包括三个个体的祖父母，未采样的祖父母可能也生活在拉斯瓦卡斯或在家庭初始迁徙中发挥作用。年代模型以四个可置于家谱上的家庭成员之间的代际间隔为强锚点。
在讨论部分，虽然印加在15世纪从北海岸重新安置部分人口到钦查仍有可能，但数据显示北方人的最初到达明显早于印加征服。中部谷地石棺墓葬表明来自北方的移民至少于13世纪已抵达钦查。北方人向钦查的长距离迁徙得到先前历史、考古和遗传数据的强有力支持。16世纪编年史家佩德罗·谢萨·德莱昂描述最早的钦查人为由远方前来征服谷地的勇敢首领领导的群体。中部和北海岸风格的陶瓷和纺织品在钦查各处均有发现，包括先前采样进行全基因组分析并鉴定出北海岸祖先的中部谷地墓葬。
推拉因素可能解释这一迁徙。北海岸的气候灾害，如厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）现象，可能推动居民迁移。扩张中的强大北海岸政体奇穆，凭借其强大的航海传统和对超过一千公里太平洋海岸线的管理，可能将殖民者带到钦查。人们也可能试图逃离奇穆扩张。或者，北海岸商人可能迁徙至钦查以确保获得当地海鸟粪（guano）和铜矿以及万卡维利卡朱砂矿的来源。中部谷地发现的来自北部、中部和南部海岸的遗传混合与这一情景一致：北方人迁徙至钦查，然后与不同社群通婚。这具有重要意义，因为它表明殖民时代的婚姻联盟建立在印加征服之前即已建立的沿海联系基础之上。西班牙征服后不久，中部和北海岸相似社会地位家庭之间形成了婚姻联盟。
其他社会过程可能有助于解释这些遗传混合。钦查与皮斯科谷地和伊卡谷地精英的互动可能解释了来自南海岸的基因流动。强大的钦查卡马克神谕被认为是来自中部海岸帕查卡马克神谕的"子嗣"，此时在钦查建立。作为接收远方供奉和可能的朝圣者的宗教中心，钦查卡马克也可能促进了遗传交换。
所有采样个体均有一定程度的北海岸祖先，展示了从13至15世纪的人口连续性。这种连续性与拉斯瓦卡斯和中部谷地共享的葬仪实践和颅骨改形相吻合。死后颅骨红色颜料的使用和板式颅骨改形，由婴儿期施加的板和绑带产生，在北部海岸有记录，并在中位出生日期介于13至15世纪之间的钦查谷地采样个体中发现。在中部谷地，这些实践出现在放置于石棺和chullpas中的未混合和混合个体上。在拉斯瓦卡斯，它们在各种埋葬背景中都有记录，包括相关个体被共同埋葬的窖藏，为共享群体认同提供了强有力证据。
拉斯瓦卡斯的遗传证据提供了关于地方社会组织的精细视角，表明生物学亲属关系发挥了核心作用。家族群体的遗骸被共同埋葬在Feature 17窖藏中。较低的基因组多样性、增加的长短ROH比例以及观察到的亲属对表明，该群体数代以来从缩小的婚配池中获取成员，与血缘内婚制的实践一致。这与招募更大、更多样化婚配伴侣的中部谷地遗址个体形成对比。拉斯瓦卡斯数据与更广泛地向基于亲属的葬仪实践转变以及12至16世纪近亲结合增加率的趋势一致。其他安第斯晚期前西班牙时期人类遗骸的古DNA研究也记录了密切相关的个体在同一葬仪结构中的埋置。
拉斯瓦卡斯鉴定的密切亲属关系可能表明公司实体（corporate entity）的存在，如艾柳（ayllu）或帕西亚利达（parcialidad）。这些是基于血统的群体，通常从属于一个或多个 lord，围绕互惠、再分配以及真实与虚构亲属关系原则组织。在此安排中，内婚制可能作为控制群体资源的策略。这些结果为关于沿海社会起源和发展以及其融入扩张主义国家的方式的持久考古学争论提供了宝贵数据。遗传学整合多种独立证据的地方性和代际尺度方法对于解决这一问题并增进对安第斯内外人类生物学与社会变革关系的理解至关重要。
研究结论部分：虽然印加在15世纪重新安置部分北海岸人口到钦查仍有可能，但数据显示北方人的最初到达明显早于印加征服。中部谷地石棺墓葬表明来自北方的移民至少于13世纪已抵达钦查。长距离迁徙的北方人在此与不同社群通婚，产生了遗传混合。所有采样个体均有一定程度的北海岸祖先，展示了从13至15世纪的人口连续性，这与持续的颅骨改形和死后红色颜料涂抹传统相吻合。研究揭示了紧密且远距的沿海互动网络，这些网络塑造了印加使节在将这些社群整合入帝国之前所遇到的社会政治景观。拉斯瓦卡斯家族窖藏的数据表明，生物学亲属关系在某些社群中发挥了核心作用，相关个体践行血缘内婚制并被共同埋葬，为理解钦查王国的社会结构提供了重要视角。
