2013年复旦大学分子遗传学国家实验室的科学家们通过研究Y染色体发现中国有三个生活在距今4000– 7000之间的男性超级祖先。我们试图借助现代分子遗传学，历史，和考古研究的成果，以及统计学模型来回答下面的问题：
中国人的三个超级男祖先是伏羲，神农，和黄帝吗？
目前汉族人口占中国总人口大约90%。而在汉族人口中，不同Y染色体单倍群人口分布如下表所示，其中O1,O2, O3等是O单倍群下面的子群，而Y*代表所有其它比例非常小的单倍群。可以看到在汉族人口中O单倍群占77%，应该是最原始的汉族来源，而其它类型单倍群可能是在不同年代，通过各种形式的民族和文化融合进入汉族人群的。
复旦大学国家分子人类学实验室汉族Y染色体样本统计
在2013年10月复旦大学分子人类学国家实验室通过对Y染色体的研究发现中国汉族人群有三个超级男性祖先，都属于O单倍群下的子群。他们的后代占了大约44%的汉族男性人口。这三个超级祖先所在的次级单倍群分别为：
单倍群 | 产生时间（95%置信区间） | 占汉族男性人口比例 |
O3a1c (002611, F11) | 距今7800年– 5900年 | 16% |
O3a2c1* (M134, F444, F46) | 距今7500年 – 5500年 | 13% |
O3a2c1a (M117) | 距今6700年– 4100年 | 15% |
这里(002611,F11)，(M134, F444,F46)，(M117)是Y染色体相应单倍群的突变位置。从遗传学角度看，后两个超级祖先更加接近。
这三个单倍群很特別，因为在這三個扩张以前Y染色体树的所有分支，都是二叉，而這三个扩张是星状的，即突然从一个超级祖先之后很短时间内演化出5– 7个支系，而且這5 –7支是都有后代一直延续到現在。为什么这三个超级祖先有那么多后裔呢，一种主流观点认为他们必定是帝王，所以后代数量大。但是至今没有量化的分析来证实这种直观的推测。
复旦大学分子人类学国家实验室的李辉教授认为这三个超级祖先所生活的时间正好对于中国远古传说中的三皇：伏羲，神农，和黄帝。但是要证明这点需要像他们分析曹操Y染色体一样，直接或间接的证明三皇的Y染色体确实就是上面三个单倍群。
为了回答为什么这三个超级祖先有那么多后代，进而判断是否这三个超级祖先对应伏羲，神农，和黄帝。我们可以结合历史文献，考古发现，以及分子人类学的研究结果做一些初步的分析。
黄帝的后裔
首先查看历史中记载中黄帝后裔的主要分支：
黄帝后裔中称帝的都出自正妃嫘祖：长子玄嚣，次子昌意。从图中可以看到从黄帝四世以及之后中分化出6支帝王，不但包括唐尧（4世），虞舜（7世），夏禹（4世），而且包括后来商帝国的祖先契（4世），周帝国的祖先弃（4世），和楚国祖先祝融（5世）。
<</span>论语.尧曰>说周武王灭商后奉行“兴灭国，继绝世，举逸民，天下之民归心焉”的政策，分封了伏羲风姓后代在宿和颛臾，神农姜姓后代在焦，黄帝姞姓后代在蓟，黄帝任性后代在祝，唐尧祁姓后代在黎，虞舜妫姓后代在陈，大禹姒姓后代在杞，商的子姓后代在宋。使得黄帝的几支重要后代，以及伏羲，神农后裔都得到封地得以获得更多的发展机会。而祝融芈姓后代楚在西周自立为王，后来发展成为战国时期面积最大的国家。这样黄帝的后代有8支在公元前，也就是在黄帝之后2000年内，曾经成为帝王。
一个重要问题是作为帝王，他的后裔数量是不是大概率比一般平民的后裔数量多呢。我们可以做一个量化的比较。《史记.帝王本纪》记载黄帝有25子，其中14个赐姓。我们假设黄帝之后的第一代帝王有比较多儿子，他的儿子一般会被封也会有比较多子，但是不应该超过父亲，这样每一代儿子平均数量递减，到第三代就和平民一样。
帝王代 | 平均儿子数量 |
黄帝 | 25（14赐姓） |
颛顼，帝喾 ，尧，舜，禹 | 8 |
（黄帝，颛顼，帝喾，尧，舜，禹）之子 | 5 |
（黄帝，颛顼，帝喾，尧，舜，禹）之孙 | 及后代3 |
平民 | 3 |
根据《竹书记年》，从黄帝到禹去世共423年。当时人的每代平均间隔比现在长，如果我们假设每代平均43年，那么黄帝后裔到舜去世大约9代。从前面分析看到如果每个男子平均有2个儿子，那么每个儿子必须有50%以上存活率才能保持后代延续。但是在黄帝到禹的年代，征战频繁，后来又有治理大洪水，所以男子的死亡率可能会在50%左右，因此至少平均多于2个儿子才能延续子嗣。
考虑一个平民之后9代人，每个男子平均3个儿子，每个儿子存活率50%，那么可以计算出经过9代，男性后代平均数量为
N(13) = （3 x 0.5）9=38
然后再计算黄帝后裔第9代的平均总人数得到下面结果：
支系 | 第12代平均人数 |
黄帝非帝王后代 | 328 |
昌意非帝王后代 | 23 |
玄嚣非帝王后代 | 29 |
帝颛顼后代 | 51 |
帝喾后代 | 27 |
帝尧后代 | 23 |
帝舜后代 | 10 |
帝禹后代（只记禹后第二代后裔数量） | 10 |
总计 | 499 |
也就是说黄帝第十二代后裔平均人数是与黄帝同时期一个平民后裔人数的13倍，这么巨大的区别来自于帝王的前两代后裔都有高于平民的子嗣数量。
因为夏，商，周三代帝王都是黄帝后裔。所以依照上面分析，从黄帝直到秦始皇统一中国的超过2100年中，黄帝后裔增长会比同时期一个平民后裔增长快的多。即使从秦统一开始，黄帝后裔再没有成为帝王，而和其它平民一样，从数学上很容易推导出这个比例也不会改变。当然有很多因素会影响这个比例，理论计算和实际会有区别。
另一方面从《竹书记年》和夏商周断代工程报告的研究中，我们可以推算出黄帝元年应该是公元前2406年（距今约4400年）（见《中国社会历史的周期性现象》），这个时间点在多倍群O3a2c1a(M117)出现时间的95%置信区间内（距今6700年 – 4100年），而在另外两个超级祖先的置信区间之外，所以黄帝是汉族一个超级祖先，具有O3a2c1a(M117)多倍群是一个大概率事件。
神农的后裔
从时间和中国历史传说上看，汉族第二个超级祖先应该是神农，姜姓。关于神农的早期情况今天知道的很少，只是知道神农是在伏羲氏部落衰落之后，在距今大约5000- 6000年之间取而代之成为部落联盟的首领，之后神农氏一直持续很多代，一直到炎帝。根据历史文献，炎帝和黄帝在山西阪泉大战，被黄帝打败。加入了黄帝领导的部落联盟后又一起打败了蚩尤为首领的九黎部落联盟。黄帝和炎帝后裔一直保持通婚，西周12王有姓记载的9个王后中，有6个王后是姜姓。这说明黄帝，炎帝后裔之间通婚持续很久。
氏族之间的通婚总是双向的，炎帝后裔应该也有不少娶黄帝后裔。 西周分封亲戚，亲是同姓，戚是有婚姻联系的。周武王灭商之后分封的诸侯中就有炎帝后裔姜尚（子牙）在齐，而姜尚女儿嫁给周武王。后来联合犬戎灭西周的申候（周幽王申后的父亲）也是炎帝后裔姜姓。
虽然缺乏神农和其后裔早期的历史文献，但是通过对于黄帝后裔的计算分析，以及历史明确记载的黄帝后裔从先周到周朝和炎帝后裔姜姓通婚事实。可以知道神农后裔在早期作为部落联盟首领时期应该有过人口快速扩张阶段。在黄帝取而代之成为部落联盟首领之后，通过和黄帝后裔，特别是和帝王的联姻，继续保持着较高的社会地位。这种黄帝，炎帝后裔之间的联姻关系一直保持到周朝。所以神农是汉族一个超级祖先也是有符合逻辑的历史依据的。
唯一可惜的是目前还没有发现炎帝以及后裔的早期遗址，没法从考古发现中判断炎帝生活的年代。
从上面的分析，伏羲，神农，黄帝出现的顺序，以及三个超级祖先多倍群出现的时间，神农应该也有大概率是汉族一个超级祖先，具有O3a2c1*单倍群。
伏羲的后裔
伏羲，风姓，是中国远古历史传说中记载的第一个部落联盟首领，生活在距今6000– 7000年前今天甘肃天水一带。这里处于大陇山西北坡下的葫芦河下游河谷地带，气候比较温和，宜于农业种植。相传伏羲教民结网，渔猎农牧，制造八卦等。
现代考古在甘肃天水发现了大地湾遗址。遗址面积约275万平方米，文化层厚1-4米，距今4900-7800年，是中国西北地区考古发现中最早的新石器文化，1988年被公布为全国重点文物保护单位。
在大地湾遗址发现了中国最早的绘画，建筑，彩陶，文字符号，农业，畜牧，度量衡器等。一期出土的炭化稷标本，距今8000年左右，是中国北方发现的最早农作物。这里也发现了渔网所用的网坠证明伏羲教民结网捕鱼的传说。其中大地湾第二期即仰韶文化早期，距今6500-6000年，揭露出较完整的原始氏族村落，出土了一批中国最早的彩陶，如成系列的鱼纹盆，将造型、雕塑、彩绘艺术揉合在一起的人头型器口彩陶瓶。
在大地湾的早期人类活动消失之后，有关伏羲后裔的传说转到中国东部地区。南到淮河流域，北到渤海湾，夏，商，周三代东夷一直活动在这个地区。东夷人风姓奉太昊伏羲为始祖，赢姓奉少昊为始祖。考古和历史学家目前认为大汶口文化，和龙山文化是以太昊，少昊为代表的东夷文化。分布于豫东皖北一带的大汶口文化属于太昊氏的遗存，在鲁南和鲁北一带的大汶口文化则是少昊氏的遗存。昊从日，表示对太阳的崇拜，历史学家认为太昊和少昊应该是一族的不同分支。就像黄帝后裔有不同姓：夏（姒姓），商（子姓）和周（姬姓）。但是商奉契为祖先，周奉弃为祖先，而不直接说是黄帝后代类似。
山东大学东方考古研究中心副教授王青认为少昊氏在距今5000年前后的大汶口文化晚期（距今5000– 4600年）崛起，开始在鲁东南中部以莒县为中心的地区。然后在龙山文化早中期（距今4600– 4300年）往北迁移到日照地区，后来在龙山晚期（距今4300—4000年间）迁移到鲁中南的曲阜地区。就是说，少吴氏从崛起以来的不断迁移大约经历了近一千年的漫长时间。所以少昊氏在山东崛起的时间正好是大地湾的晚期。
复旦大学分子人类学国家实验室通过发现中国人群中单倍群O3a1c-002611及其下游支系有着独特的分布规律（见下图），特别在原来东夷所在的山东和环渤海地区有着高频分布。所以他们认为东夷族群的父系Y染色体代表类型是O3a1c-002611，这也就是他们所发现中国汉族三个超级祖先中年代最早的一个具有的Y染色体单倍群。
北大教授李零在《我们的中国.茫茫禹迹》中说东夷的风姓古国有任，宿，须句，颛臾。赢姓古国最早分散在各地山东各地，武王灭商后把东夷部分赢姓迁往山西，陕西，和甘肃。迁往山西的为赵，迁往陕西的为梁，迁往甘肃的为骆赢，秦赢之祖。800年后秦始皇灭周，统一六国，成为到那时为止版图最大帝国的皇帝。
这样我们就得到下面关于伏羲后裔发展和迁移的图景：
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因为伏羲是中国历史上第一个部落联盟首领，他所在的部落有着当时最先进的文化和技术，所以他的后裔在前期应该像黄帝后裔一样有着快速的人口扩张。随着神农氏崛起，伏羲氏后裔迁移到东部沿海地区，之后它的一个分支少昊赢氏在周代在西部建立了秦国再次崛起，直到统一中国，又一次得到人口快速扩张的机会。所以最早的汉族超级祖先是伏羲有着历史，考古，和分子人类学的研究结果支持。
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