2022年诺贝尔生理学或医学奖获得者斯万特·帕博(资料图/图)
2022年10月3日,一则来自瑞典诺贝尔奖委员会的消息,瞬间点燃了人们对“人类起源”这一亘古话题的热情。
委员会宣布,将当年的诺贝尔生理学或医学奖,授予瑞典古生物学家斯万特・帕博,以表彰他在古人类基因组研究领域的开创性成就,这不仅仅是一个科学奖项的颁发,更是揭开了我们的祖先如何形成、基因如何流动的一系列谜题。
从尼安德特人到丹尼索瓦人,再到现代人的基因交织,帕博的研究将看似遥远又冷门的课题拉回了大众视野,他甚至向我们讲述了一段关于青铜时代的“人类大融合”。
今天,我们就通过帕博的科研历程,一探这场人类基因背后的惊奇变化。
或许没有人会想到,与古人类基因研究结缘,是一场“意外的跨界”。
青年帕博在乌普萨拉大学实验室(1980 年代)
时间回到1980年代,彼时的斯万特・帕博正是一个对免疫学感兴趣的年轻学者,在瑞典乌普萨拉大学攻读博士学位时,他的研究方向其实是“腺病毒如何和人体免疫系统互动”。
尽管学术研究卓有成效,但一个偶然的念头却让他走上了“另一个方向”。
1984年前后,帕博萌生了一个大胆想法:古埃及的木乃伊遗骸里会不会藏着DNA?
作为生物医生,他开始着手从2400年前的木乃伊提取DNA片段,希望借此窥探古人的秘密。尽管当时的设备和技术远不如今天先进,但初生牛犊不怕虎,帕博在极其严苛的条件下成功完成了研究,并将成果发表在国际权威期刊《自然》上。
那篇文章令古DNA研究成为全世界科学界的新宠,而这项实验也为他日后“革命性”的研究奠定了根基。
提取古DNA并不是件容易的事,它比我们想象得复杂得多,不同于现代生物的DNA,古遗骸中的遗传物质早已被岁月侵蚀、环境污染破坏,保存完好的几乎已经是“碎片中的碎片”。
帕博和他的团队在开始正式研究之前,首先遇到了一个行业内普遍存在的难题:如何减少现代污染?
1980年代末,时任博士后研究员的帕博在加州大学伯克利分校,与演化生物学家阿兰・威尔逊合作,深入研究古遗骸的基因提取,在实验室里,帕博开创了一种革命性的策略——将研究从低效率的环境转移到超净室中。
他不仅设计了全球首批专门为古DNA研究设立的“无菌实验室”,还制定了一整套严格的净化流程,他的团队细化到每一套操作方案,比如实验中的污染如何隔绝、结果验证需经独立实验室二次确认。
可以说,这些流程奠定了古DNA研究的行业基础。
与此同时,帕博还得益于同期生化学技术的发展,当时,美国科学家凯利・穆利斯发明了一项名为PCR(聚合酶链式反应)的技术,这一技术大幅提升了提取DNA样本的可能性。
帕博借助PCR技术,将一位约7000年前保存完好的人类大脑,遗骸里的线粒体DNA提取出来,并进行测序,这一研究不仅填补了史前人类基因学的空白,还让古DNA研究快速迈入了发展快车道。
你可能听过“尼安德特人”,这个早已灭绝的神秘古人类总是与现代人类有太多不同,但鲜有人关注,现代人和尼安德特人,是如何“相遇”的。
尼安德特人最早的遗骸,是在1856年的德国尼安德谷采石场发现的,但当时的考古学只能提供一些“解剖学信息”,直到上世纪90年代,帕博的团队利用基因测序手段,为尼安德特人的研究开启了全新的篇章。
尼安德特人遗骸
1997年,帕博从一块德国博物馆中保存的尼安德特人骨骼化石中,成功提取了线粒体DNA,他的团队对这一序列进行了测定并首次发现,这些基因显著区别于现代人类以及黑猩猩。
他们的研究表明,尼安德特人曾与现代人类拥有共同祖先,但在基因序列上又完全分化开,更让人惊讶的是,研究甚至能够推断出尼安德特人,可能对现代人类的进化没有母系基因的传递。
不过,这一切还只是开篇,过去人们认定尼安德特人血脉已经绝迹。
但2010年,帕博团队发布了一篇堪称经典的报告:通过对克罗地亚一洞穴中尼安德特人遗骸基因组测序,他们发现,尼安德特人和现代欧洲人、亚洲人的基因中存在1%到4%的重叠。
这一发现彻底颠覆了固有认知,首次证明尼安德特人并未从“基因上彻底消失”,而是通过基因交流融入到了现代人类的祖先中,这次研究将人类历史上一个隐藏的“基因交汇点”公之于众。
故事到这里并没有结束,仅仅在帕博团队公布尼安德特人基因组图谱的前一个月,他们再度震惊了世界:首次发现了一个全新的已灭绝古人类物种——丹尼索瓦人。
丹尼索瓦洞穴(发现地)
丹尼索瓦人的发现起源于2008年,当时俄罗斯和中国科学家在阿尔泰山的丹尼索瓦洞穴中挖掘到一块手指骨碎片,然而,单凭化石形态学分析,谁都无法确认这块骨头到底属于哪个“人种”。
2010年4月,帕博团队对这块骨头进行了基因测序,得出了一个让人瞠目结舌的结论:这块骨头的DNA既不属于现代人类,也不属于尼安德特人,而是来自一个未知的全新人种,他们被命名为“丹尼索瓦人”。
2008 年发现的丹尼索瓦人手指骨碎片(实物复制品)
进一步的研究揭示,丹尼索瓦人与现代人的交织,远比尼安德特人还要复杂,特别是亚洲部分地区,太平洋岛屿的美拉尼西亚人基因组中,甚至含有高浓度丹尼索瓦人基因。
帕博的研究让隐藏在表面的基因故事被重新解读,而人类这个物种本身,也因此变得越来越复杂。
帕博的研究不只是停留在过去的化石中,他通过尼安德特人和丹尼索瓦人基因,对现代人类祖先的影响分析,提出了全新的理论。
尼安德特人(右)与现代人(左)头骨对比
原来,青铜时代人群的基因流动,比我们想象得还要活跃,这种跨人种的基因交流可能是我们的祖先能够从非洲走出来、适应全球不同环境的重要原因。
在帕博的研究背后,不仅是高深的技术创新,更是深层的人类演化故事,当我们一次次挖掘过去,那些被遗忘的古人类就像拼图的碎片,不断为人类的起源与发展注入新的线索。