科技日報記者 張佳星
(相關資料圖)
10月3日,諾貝爾生理學或醫學獎揭曉,瑞典科學家斯萬特·帕博(Svante P??bo)獨得該獎項。
他的研究既不對戰不治之癥,也不闡釋細胞機制,他的研究對象是幾萬年前或者幾十萬年前的人類骸骨,例如從尼安德特人、丹尼索瓦人(古人類的分支,類似于我們熟知的北京人、元謀人等)的化石中提取出基因組信息。
結果一出,網友紛紛表示出人意料。諾貝爾生理醫學獎為什么會頒給了古人類的研究學者?和現代醫學有多大關系,和現代人的健康有關聯嗎?科技日報記者帶著這些疑問聯系采訪了相關專家。
他的研究與你我健康息息相關
“新冠病毒感染后的呼吸衰竭風險與人類3號染色體上的一段基因簇相關,我們的研究顯示這段風險基因遺傳自尼安德特人,約50%的南亞人、約16%的歐洲人攜帶該基因。”2020年11月,《自然》期刊發表了帕博團隊的這一研究成果。
“不要認為已經滅絕的人種和我們沒有關聯。”深圳華大生命科學研究院副院長金鑫說,他們的基因留在了現代人體內,現代人的疾病表型,對傳染病的應對都與古老的基因相關,有些可能增加患病風險、有些可能有利于健康。因此,對于古老基因的理解,不僅有考古學上的意義,也有很大的現實意義。
對此,金鑫在研究中有過切身體會。2010年,他在研究“為什么藏族漢族有著同一起源,卻在高原適應上的能力差異巨大”時,發現了一個跟藏族人高原適應相關的核心基因。
“我們一直解釋不了這個基因為什么會出現在藏族基因組中卻未出現在漢族基因組中。”金鑫回憶,直到2012年,帕博團隊發布了丹尼索瓦人的基因組。在帕博的結果中,金鑫找到了那個與高原反應相關的核心基因,它們百分百一致。
“這意味著,藏族基因組中的這個基因很可能來自丹尼索瓦人。就這樣,毫不相干的研究就這么巧妙銜接起來,共同揭示了進化的秘密!”回憶起當時的科研經歷,金鑫仍舊很興奮:如果沒有古人類DNA分子序列的發布,這些“揭秘”想都不會想到,更別提實現了。
他研究的古DNA分子為現代人起源“一錘定音”
“無論我們怎樣提取,得到的十之八九都是出土以來滲入到骨頭中的細菌或人類的DNA。”斯萬特·帕博在《尼安德特人》中寫道,然而1996年的一個深夜,轉機來臨,他的團隊和考古學家一起,在尼安德特人的化石中終于讀取出了想要的DNA序列,那些有著特定排序的A、T、C、G正是他們孜孜以求的結果。
這是斯萬特·帕博及其團隊的主要工作。在金鑫看來,上面提到的以DNA分子為研究對象的研究仍屬于遺傳學范疇。
“古人類學已有很多學科方法,比如形態學、考古證據、各種各樣的假說等,但帕博在古DNA分子水平提供的信息和證據起到了‘一錘定音’的作用。”金鑫解釋,帕博的研究利用DNA分子的分析解決了古人類學科中的問題。
在為《尼安德特人》作序時,我國已故古人類學家、中國科學院院士吳新智講述了帕博及其團隊在現代人起源爭論方面做出的巨大貢獻。吳新智寫道:帕博及其科研團隊不屈不撓、經歷無數沮喪和慶幸,危機和轉機、挫折和成就,證明了不僅非洲,而且歐亞大陸的古老型人類也對現代人起源有所貢獻,導致主張現代人只源自非洲的“夏娃假說”從此退出歷史舞臺。
他為古DNA分子創造了一艘“時光機”
從木乃伊中提取DNA,這樣的想法在帕博實現之前幾乎被認為是天方夜譚。
痕量、污染、年久變質……讓古DNA分子的提取和測序幾乎不可能。然而,斯萬特·帕博成功地為幾十萬年前的DNA創造了一艘“時光機”抵達現代。
帕博的學生、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任付巧妹在《尼安德特人》的序中寫道:30年前,帕博證明DNA可以留存在古人類組織中,他的團隊一直在克服技術困難,開發重要手段獲取序列。
處理材料、磨掉表面、挖洞、研磨骨粉、提取DNA,這些步驟在帕博的精心設計下起到了“逆轉”時間、“擺脫”污染的效果。從零創立新學科,他必須讓所有的步驟具有可重復性、固化成規程,并且獲得高質量的結果,才能被全世界認可。
“現在基本上全球研究古DNA分子的實驗室,都參考借鑒或直接用了從帕博實驗室學來的技術。”金鑫告訴科技日報記者,人類遺傳學的圈子不大,帕博的開放、共享和熱心是大家公認的。尼安德特人的基因組剛剛出現之后,很多人感興趣想要去參與,就給帕博寫郵件,他都會非常積極回復并幫助感興趣的人,也盛情邀請申請者參與。
帕博不僅對不同種群的古人類DNA進行了測序,還構建了學術資源庫,集納大量的關鍵研究信息,比如古人類的演化和遷徙的重要位點等,供全球科學家們無償共享。“他建的庫現在在整個領域是比較公認的,大家都在用,我們也會用到這個庫的數據做分析。”金鑫說。
關鍵詞: 實至名歸