原文作者：Ewen Callaway & Heidi Ledford

Svante Pääbo 通過古 DNA 分析做出了關(guān)于人類演化的重大發(fā)現(xiàn)，他的研究還幫助開創(chuàng)了古基因組學(xué)這一競爭激烈的領(lǐng)域。

2022 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予 Svante Pääbo，表彰他在已滅絕古人類的基因組和人類演化上做出的重大發(fā)現(xiàn)。來源：Alamy

今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予關(guān)于人類演化的開創(chuàng)性研究，這些研究的分析對象是數(shù)萬年前的化石中發(fā)現(xiàn)的珍貴 DNA 的片段。

Svante Pääbo 是德國馬克斯 · 普朗克演化人類學(xué)研究所（MPI-EVA）的遺傳學(xué)家。在他的帶領(lǐng)下，研究人員完成了對尼安德特人的全基因組測序，并發(fā)現(xiàn)了一個新的古人類種群——丹尼索瓦人，同時誕生了競爭異常激烈的古基因組學(xué)領(lǐng)域。

通過追蹤基因在不同古人類種群之間的流動，研究人員得以追溯這些種群的遷徙情況，以及現(xiàn)代人一些生理特質(zhì)的起源，包括免疫系統(tǒng)的特征和適應(yīng)高海拔生活的生理機(jī)制。

哈佛醫(yī)學(xué)院群體遺傳學(xué)家 David Reich 表示，Pääbo 的獲獎 " 是對這一領(lǐng)域走向成熟的巨大認(rèn)可，也是對他從人類遺骸中提取古 DNA 這一壯舉所做努力的認(rèn)可 "。Reich 與 Pääbo 在尼安德特人基因組測序工作上曾有過密切合作。

在獎項宣布后的新聞發(fā)布會上，Pääbo 表示他仍在消化這個喜訊，當(dāng)他接到來自斯德哥爾摩的電話時，起初并不相信自己獲得了諾貝爾獎。他 " 一開始還以為是我們組的人精心策劃的惡作劇 "。

倫敦自然歷史博物館的古人類學(xué)家 Chris Stringer 表示，Pääbo 的工作顛覆了我們對過去的認(rèn)知，包括他恢復(fù)了已知最古老的人類 DNA ——來自西班牙的 43 萬年前的序列 [ 1 ] 。" 這些工作已經(jīng)成了人類演化學(xué)研究的核心，"Stringer 說，獲得諾貝爾獎是 " 大好消息 "。

被破壞的 DNA

Pääbo 分析的 DNA 在各種元素中暴露了數(shù)千年，很多都被細(xì)菌和現(xiàn)代人的序列污染，為此，Pääbo 不得不想出新的研究方法。他與合作者再將這些新發(fā)明的方法用于對尼安德特人基因組進(jìn)行測序，并在 2010 年發(fā)表了測序結(jié)果 [ 2 ] 。這一遺傳學(xué)研究引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)了尼安德特人和智人的混血雜交，還發(fā)現(xiàn)了歐洲或亞洲血統(tǒng)的現(xiàn)代人有 1%-4% 的基因組來自尼安德特人。

Pääbo 的技術(shù)還被用來確定 2008 年在西伯利亞南部一洞穴中發(fā)現(xiàn)的一塊 4 萬年前的指骨的來源。從這塊指骨中提取的 DNA 表明，它既不是來自尼安德特人，也不是來自智人，而是來自一個新的古人類種群 [ 3 ] 。這個種群以發(fā)現(xiàn)該骨頭的洞穴命名，被稱作丹尼索瓦人。生活在亞洲的古人類也與丹尼索瓦人有過基因交流，在如今活著的數(shù)十億人的基因組中仍能找到丹尼索瓦人的 DNA。

上世紀(jì) 80 和 90 年代，由 Pääbo 等科學(xué)家領(lǐng)軍的古 DNA 領(lǐng)域曾飽受樣本被現(xiàn)代人 DNA 污染問題的困擾（Pääbo 已承認(rèn)他早期從埃及木乃伊遺骸中提取的 DNA 可能是他自己的 DNA）。不過，隨著 Pääbo 實驗室開發(fā)出各種方法以及新測序技術(shù)的出現(xiàn)，污染問題再也不是曾經(jīng)的 " 洪水猛獸 "。

" 剛開始的時候，我們甚至不能保證我們得到的是不是古人類的 DNA，" 倫敦弗朗西斯 · 克里克研究所的古遺傳學(xué)家 Pontus Skoglund 說，" 而如今，在 Svante 他們的帶領(lǐng)下，我們使用的技術(shù)讓污染不再是一個主要問題。"

對人類健康的意義

Pääbo 從尼安德特人、丹尼索瓦人和其他古人類中提取 DNA 的工作對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)也意義重大。雖然現(xiàn)代人基因組中古 DNA 的占比很小，但 " 秤砣雖小壓千斤 "，這些 DNA 在從精神分裂癥 [ 4 ] 到 COVID-19 重癥 [ 5 ] 等一系列疾病的患病風(fēng)險上發(fā)揮了重要作用。生活在青藏高原上的人們也要感謝丹尼索瓦人給他們帶來的與適應(yīng)高海拔環(huán)境相關(guān)的基因變異 [ 6 ] 。

"當(dāng)今世界上有相當(dāng)一部分人的 DNA 來自尼安德特人這樣的古人類，這一事實對‘我們是誰’具有重要影響，"Reich 說，" 所以我認(rèn)為，在我們作為一個物種所剩余的時間里，我們將繼續(xù)探索這個問題，并試圖厘清其對人類健康的影響。"

馬克斯 · 普朗克演化人類學(xué)研究所的古遺傳學(xué)家 Johannes Krause 說，有了多個尼安德特人和丹尼索瓦人的基因組后，就可以鑒定出獨(dú)屬于現(xiàn)代人的基因。9 月，研究人員指出，尼安德特人或丹尼索瓦人缺乏但在現(xiàn)代人中發(fā)現(xiàn)的一個基因變異，與實驗室培養(yǎng)的大腦類器官的神經(jīng)元生長有關(guān) [ 7 ] 。Krause 說：" 我們從沒離‘是什么使現(xiàn)代人成為現(xiàn)代人’的答案如此接近過。"

研究人員形容 Pääbo 是一個極其認(rèn)真且富有決心的人，同時又很好合作，慷慨大方。他在馬克斯 · 普朗克演化人類學(xué)研究所的實驗室培養(yǎng)出了一代古遺傳學(xué)家，這些古遺傳學(xué)家正在全力推動該領(lǐng)域的發(fā)展。

以色列特拉維夫大學(xué)的古遺傳學(xué)家 Viviane Slon 在 Pääbo 的指導(dǎo)下取得了她的博士學(xué)位，她說她的這位前導(dǎo)師有一種 " 超凡 " 的能力：能縱觀大局，同時不放過一絲細(xì)節(jié)。Slon 在研究最終被證明是丹尼索瓦人與尼安德特人第一代混血的遺骸時發(fā)現(xiàn)，遺傳自母親的線粒體 DNA 的序列與一名尼安德特人的序列一致。但在發(fā)表結(jié)果時，Pääbo 敦促 Slon 不要輕易斷言，直到他們對遺傳自父母雙方的核 DNA 進(jìn)行了測序。Slon 說：" 他當(dāng)時不讓我寫這就是尼安德特人，因為我們并不確定，而后來它被證明是一個混血后代。"

Reich 說，與 Pääbo 和他為首個尼安德特人基因組測序工作組建的團(tuán)隊合作是一次令人靈感迸發(fā)的經(jīng)歷。" 這是有史以來最好的團(tuán)隊，"Reich 說，" 他知道他們得到的這類數(shù)據(jù)有多么難能可貴。" 這最終激勵 Reich 建立了自己的古 DNA 實驗室。

Pääbo 對古 DNA 研究的影響如此之大，以至于很難想象如果沒有他，這個領(lǐng)域會是什么樣的。Skoglund 評價道，" 他就是這個領(lǐng)域的教父。"