綜合
研究人類「遠古親戚」,他的冷門學科為何獨享諾貝爾生理學或醫學獎?
2022-10-04 12:46:53 來源:讀特客戶端 責任編輯:赵桐曲

 10月3日,瑞典卡羅琳醫學院宣布,將2022年諾貝爾生理學或醫學獎授予瑞典科學家斯萬特·佩博(Svante Pääbo),以表彰他在已滅絕古人類基因組和人類進化研究方面所做出的貢獻。佩博的研究有何開創性?運用了哪些新技術研究古人類?古人類基因給我們留下了哪些信息?

 為何頒獎給他?

 開創全新學科古基因組學

 可以說,佩博是「開創古基因時代的科學家」,他將現代的基因測序技術應用於傳統的考古研究中,對古人類基因進行了數據化分析與解讀。在研究人類進化的同時,開創了一門全新學科——古基因組學,並創立了馬克斯·普朗克進化人類學研究所。

 依據諾貝爾獎的評審標準,這屬於改變研究範式的科學發現,同時造福人類:利用現代測序工具,佩博通過對比現代人類與滅絕的古人類之間的基因差異,揭示了人類為何成為了獨一無二的物種。其研究的開創性主要體現在兩個方面:

 ●新的提取技術:從有記錄以來最古老的人類DNA中,來自西班牙43萬年前的古人類,提取並分離出超過300萬個鹼基對,為分析尼安德特人對現代人類DNA的影響奠定基礎,革新了人們理解遠古時代的方式。

 ●新的分析方法:這些古人類的DNA由於年代久遠,經受數千年的環境暴露、日曬雨淋等必然受損,會被微生物、細菌或人類的基因序列「污染」。佩博團隊開發了一種新的測序技術,很好地去除了「DNA污染」對樣本的影響。經過對古人類基因組測序分析後發現,歐洲或亞洲現代人類的基因組中有1-4%可以追溯到尼安德特人。

 「遠古親戚」的基因

 給我們留下哪些信息?

 利用現代研究技術,佩博從古人類基因中發現了什麼?那便是現代人類與「遠古親戚」在基因上的種種聯繫。

 佩博利用基因測序技術對四萬年前的骨骼進行了基因信息的提取和「閱讀」,發現了一種以前不為人所知的古人類——丹尼索瓦人,為古人類研究「繪製」了一幅人類進化圖譜,顯示出這些已經滅絕的人類近親的基因是如何遺傳給現代人類的。

 2008年在西伯利亞南部的丹尼索瓦洞穴中,發現了一塊4萬年前的指骨碎片,這塊骨頭中保存着異常完好的DNA,佩博團隊正是通過對這塊骨頭的基因測序,發現了丹尼索瓦人。Thilo Parg / Wikimedia Commons,License: CC BY-SA 3.0

 事實上,智人、尼安德特人和丹尼索瓦人之間曾經發生過雜交,這些雜交印跡在今天人類的基因組中還有跡可循。比如抗擊入侵的病毒和細菌的重要免疫基因,就是三個來自尼安德特人的基因,這些基因同時也容易引發過敏;擁有尼安德特人基因(染色體3上的一組基因)的群體更容易出現嚴重的新冠肺炎症狀;此外,藏族人之所以具有適應高海拔地區生存的能力,是因為攜帶了來自丹尼索瓦人的EPAS1基因等。

 在最初的發現之後,佩博的研究團隊已經完成了對來自已滅絕古人類的幾個額外基因組序列的分析。這些發現不僅能夠更好地了解人類進化和遷徙,同時也為現代人類基因研究提供了新思路。

 10月3日,在瑞典斯德哥爾摩卡羅琳醫學院舉行的2022年諾貝爾生理學或醫學獎公布現場,屏幕上顯示獎項得主斯萬特·佩博的照片。圖源:新華社

 諾獎得主是怎樣煉成的?

 佩博對古基因的興趣源於少年時一次與母親到埃及度假的經歷,這激發了他對古埃及的想像與對古基因的研究興趣,後在烏普薩拉大學求學期間,他同時選擇了埃及學和醫學,並獲得了免疫學博士。

 佩博的「諾獎之路」並非一帆風順,1985年佩博就曾在《自然》雜誌上發表了一篇「從埃及木乃伊細胞中發現少量DNA」的研究,但這篇研究很快就受到廣泛質疑,稱其發現的所謂木乃伊的DNA很可能是他自己在處理樣本時留下的,因為人類極其細小的皮膚碎屑都可能「污染」古人類樣本。面對質疑的聲音,佩博推動開發了諸如「古DNA超淨實驗室」等新技術,來減少採樣和處理樣本過程中的「污染」,以有效區分古代基因與現代基因。

 1997年,佩博在《細胞》雜誌發了一篇分水嶺的研究成果,表明可以從5萬年或更長時間的骨骼中提取大量的DNA。雖然這不是此次獲獎的成果,但這篇文章奠定了佩博在古基因組學界的引領性地位。隨即,著名的馬克斯·普朗克研究所邀請佩博創建馬克斯·普朗克進化人類學研究所,並擔任創始所長,直至現在。在這裏,佩博得以「大展拳腳」,最終於2010年在《自然》雜誌上,發表了今天取得諾獎的研究成果。

 由於古基因組學屬於「冷門」學科,這次佩博「獨佔一份」的獲獎,令有些人大呼「爆冷」。但從另一方面來看,正是因為冷門學科,其研究更具開創性。儘管研究領域不乏「後來者」,但卻無法和奠基人相提並論。也因此,佩博被稱為「古基因組學之父」。雖然第一個「吃螃蟹的人」會面臨着可能的「創新負擔」,但世界會記錄你是開拓者並予以回報。

 佩博研究的是人類基因的「傳承與變異」,而佩博那種探索未知的好奇心,以及獲諾貝爾獎是否也有遺傳因素呢?他的母親是一名化學家,他的父親是一名生物化學家。不僅如此,其父親Sune Karl Bergström也曾獲得過1982年的諾貝爾生理學或醫學獎。因此,佩博和其父親也成為了諾貝爾獎歷史上第三對獲獎的「父子兵」。


 編輯:嚴偲偲

 海報設計:徐瑜鴻

 策劃統籌:陳建中 刁瑜文

 審讀:劉春生

 審核:陳建中 朱玉林

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