北京晚報·五色土 | 作者 尹傳紅

從4萬年前的骨骼中提取遺傳物質，構建起完整的尼安德特人基因組，通過古人類基因去探索遠古人類歷史、理解人類的本質，神奇！

(資料圖片僅供參考)

因在“關于已滅絕人類基因組和人類進化的發現”方面作出貢獻，瑞典生物學家、進化遺傳學家斯萬特·帕博，一人獨享了2022年的諾貝爾生理學或醫學獎。

帕博，一門新興學科——古遺傳學的開創者，他稱尼安德特人基因組項目“就像科幻小說一般”。

斯萬特·帕博與他的中國博士生付巧妹。2016年《自然》選出十位“中國科學之星”，付巧妹在列。帕博在接受《自然》采訪時，稱她為“最棒的學生之一”。付巧妹曾參與尼安德特人、丹尼索瓦人基因組項目（《尼安德特人》一書多處提及），現任中國科學院古脊椎動物與古人類研究所分子古生物學實驗室主任。

“新人谷中的人”

在達爾文《物種起源》出版的前3年，1856年8月的一天，兩名采石工人在德國杜塞爾多夫以東約10千米處的一個石灰巖洞穴清理碎石時，起出了一片骨盆、一個眉棱隆起的頭顱骨以及一具骸骨的其他部分的化石。領班看了，判定是一頭洞熊的遺骨，但他又覺得有點兒特別，于是就拿了去，讓一名當地教師兼業余博物學家鑒定。后者立刻認出，這些是不同于現存人類物種的遺骨。

發掘出遺骨的地方叫尼安德谷（Neander Valley），它是依照17世紀德國作曲家兼詩人喬基姆·紐曼（Joachim Neumann）的姓氏命名的，其中 Neumann 相當于英文中的Newman（新人的意思）。幾年后，此地發現的那些遺骸被鑒定為屬于一種已經滅絕的古人類——“尼安德特人”（Neandertal）。英文詞按字面直譯就是“新人谷中的人”，一語雙關的意味。

尼安德特人的亮相震驚了博物學界。不久，歐洲大陸又有多個地方開始出土這些所謂的“穴居人”的遺存。乍一看，確實太像人類了。但在解剖學上，尼安德特人卻與現代人類非常不同，也與大約同時期生活在歐洲其他地方的早期現代人類不同。他們似乎是一種更像野獸的“土著”。

20世紀初在法國圣沙拜爾出土的一具化石，讓西方人對尼安德特人更抱有負面的看法。這具化石有著完整的頭骨、軀干與四肢，科學家推測這是一個外形粗鄙、步履蹣跚的佝僂老人。英國作家、《時間機器》的作者赫伯特·威爾斯在20世紀20年代出版的《歷史大綱》一書中，對尼安德特人有這樣一番描述：“它的厚顱骨束縛了它的腦，額頭低，像野獸。”這些，代表了當時標準的尼安德特人形象：丑陋、粗壯、笨拙。過去，若是對一個歐洲人說他“長得像尼安德特人”，那就相當于說他是一個未開化的野人。

可是，多年來考古遺址的發掘結果卻告訴我們，相較任何現今的猿類，尼安德特人與我們更相像。

用于尼安德特人基因組測序的骨頭

帕博帶領的一個研究團隊，曾對黑猩猩基因組中的大量DNA片段進行了測序。結果表明，在我們人類與黑猩猩共有的DNA序列中，只有略高于1%的核苷酸存在差異。帕博相信，尼安德特人肯定比這個結果更接近于我們人類。就演化史而言，尼安德特人應該是最接近于當今所有人類的近親。

一直以來，尼安德特人存在著許多謎團，譬如他們為什么在大約3萬年前就消失了？他們到底是不是人類的祖先？他們與人類有沒有血緣上的關系？他們是否是人類家族演化分支中走入末路的一個物種？帕博斷言，研究我們與尼安德特人在遺傳上有何不同，將有助于我們尋找是什么讓當今人類的先祖與地球上的其他生物分開。這也將關涉研究人類歷史上最基本的部分——現代人類的生物起源，所有現代人類的直接祖先。

尼安德特人模式標本的右上臂骨

匪夷所思的“采樣”

2014年出版的《尼安德特人》中，帕博回顧了自己的研究歷程。話說這帕博，13歲那年隨他身為化學家的母親卡琳·帕博去了一趟埃及，就迷上了那里的古老歷史和文物，有志于成為一名埃及古文物學者。但后來他發現這個領域發展太慢，不是他想要的那種職業生活，便斷了念想。受其父親蘇內·貝里斯特倫（因前列腺素和相關生物活性物質的發現而獲1982年諾貝爾生理學或醫學獎）的影響，他進了瑞典烏普薩拉大學的醫學院。

《尼安德特人》 斯萬特·帕博 浙江教育出版社

在攻讀遺傳學博士學位期間，帕博致力于研究某些感冒病毒是如何躲過免疫防御的。然而，他念念不忘的古文物時不時地總會闖入他心里。只要有時間，他就去埃及學研究所聽課。在那里，他結識了來自芬蘭的埃及古文物學者羅斯季斯拉夫·霍爾特爾，兩人成了無話不談的知心好友。

某天在跟羅斯季斯拉夫聊天時，帕博又感慨，腳踏兩只船讓他很糾結：雖然他熱愛埃及古文物，但卻很難看到這行當的未來，而自己同時也喜歡分子生物學，它倒是可以不斷提升人類的福祉。

接著他又向他這位耐心的聽眾解釋新興的DNA技術所能做的事：科學家如何確定外源基因的四個核苷酸序列，如何發現兩個個體或兩個物種 DNA序列之間的差異。兩個序列越相似（即兩者之間的差異越少），兩者之間的關系就越密切。事實上，透過共有突變的數量，我們不僅可以推斷在數千年和數百萬年間，特定的序列如何從共同祖先的DNA序列演變而來，而且還可推斷出這些祖先DNA序列存在的大致年月。

例如，在1981年的一項研究中，英國分子生物學家亞歷克·杰弗里斯分別分析了一個人類和猿類血液中的血紅素蛋白基因的DNA序列，并推斷出該基因何時開始在人類和猿類中獨立演化。話說到這兒，帕博解釋說，此方法可能很快就會應用在許多基因上，任何物種的許多個體都有這些基因。這樣，科學家就能確定過去不同物種之間的親緣關系以及它們何時開始各自的演化。這種方法，要比形態學或化石研究更為可靠。

就在帕博自說自話，向羅斯季斯拉夫叨咕這一切時，一連串問題逐漸浮現在他的腦海中：這種方法只能用于測序當今人類及動物的血液或組織樣本中的DNA嗎？能不能用于測序那些埃及木乃伊的DNA呢？DNA分子會不會在木乃伊中留存下來？是否有可能通過研究古DNA序列，從而闡明古埃及人彼此之間以及與現今人類之間是否關聯呢？如果可以做到，那么我們便可以回答埃及學研究中常規方法所無法回答的問題。

隨后發生的事情真是匪夷所思：1983年夏，帕博在羅斯季斯拉夫的牽線幫助和密切配合下，“偷偷地”從當時存放在東柏林一家博物館的木乃伊身上“拿”到了人體組織樣本。這是一具2400年前的木乃伊（差不多是亞歷山大大帝征服埃及時期生成），帕博從其斷裂處截了一小塊肌肉組織，進行DNA提取。他最終獲得了成功——這是人類第一次從兩千多年前的遺體中分離出DNA，相關研究成果發表在1985年的《自然》雜志上。《自然》在刊出這篇論文的同時，還特意設計了一幅DNA序列巧妙環繞木乃伊的封面插畫。

有趣的是，在給《自然》投寄那篇論文之前，帕博帶著些許惶恐，去拜訪他的論文導師彼爾·帕特森，報告了他未經請示就做的事情，并問詢其是否愿意以導師身份，和他一起成為論文的共同作者。結果，“顯然，我想多了。他不僅沒有責備我濫用科研經費和浪費寶貴的時間，似乎還很高興。他答應看論文，但拒絕掛名共同作者，原因很明顯，他之前完全沒意識到有這項研究。”

古老基因仍存于今天人類中

博士畢業后帕博馬上就迎來了他職業生涯的轉折點。可在當時，他一度感到彷徨、猶豫。身邊的朋友們都認為他對木乃伊DNA的興趣是一種古怪的嗜好，最終會與嚴肅的工作漸行漸遠，無法為未來的研究奠定堅實的基礎。他也不知道堅持主流的病毒學研究，而把“分子考古學”作為一種業余愛好，是否不切實際。

不過，1986年在分子遺傳學研究圣地——美國長島的冷泉港實驗室召開的計量生物學研討會，改變了這一切。

由于那篇發表在《自然》上的論文，帕博受邀與會，并就有關木乃伊的研究做了報告。會上，他見到了聚合酶鏈式反應（PCR）技術的發明者凱利·穆利斯（1993年諾貝爾化學獎得主）。穆利斯在結束報告時指出，可大量擴增古代生物組織中微量DNA的PCR技術非常適合研究木乃伊。

帕博備受鼓舞，迫不及待地想回實驗室試試看。其時，他已拿定主意，放棄看起來很有前途的醫學研究職業生涯，把人類演化史作為他最終的研究追求。他將致力于開發一種新穎且準確的方法，來研究埃及和其他地方的人類歷史。甚至，重建DNA——勾連起遠古時期人類和非人類的生物學、歷史和進化歷程。

1990年，帕博入職德國慕尼黑大學動物學研究所，開始了自己獨立的研究生涯。1994年，帕博發表了距今5萬年的猛犸象的首批DNA測序結果。他們的研究表明，4頭猛犸象的DNA序列之間有著很多不同。此結果不僅可以明確猛犸象和如今尚存的兩個同類物種——亞洲象和非洲象之間的關系，也可追蹤更新世晚期和約4000年前猛犸象滅絕的歷史。

古DNA研究曙光初顯，一個更廣闊的天地展現在帕博面前。

到了1996年，帕博已經建立起系統的古DNA提取和擴增流程，并通過施行嚴格的“可靠性準則”，規避了新技術應用過程中常常會發生的外源DNA污染。一些大型動物博物館先后建立分子實驗室，被他“轉變”成了名副其實的基因庫。是時候回到人類遺骸這個舊的挑戰上了。

1996年，帕博團隊獲得了第一個遠古人類——尼安德特人的線粒體DNA序列。研究的樣本，是他們想方設法從波恩博物館弄到的一塊從尼安德谷出土的尼安德特人骨。他們從樣本中重構了一個內含379個核苷酸的線粒體DNA，發現此一序列和標準的人類序列在27個位置有差別。由兩個序列之間的差別，計算出尼安德特人在遺傳上和我們的非洲祖先分隔開的時間，至少是50萬年，其結果與化石記錄完全吻合。

2010年，帕博團隊對西伯利亞阿爾泰山發現的一段小指骨進行了DNA測序，結果發現了一個全新的人類亞種——丹尼索瓦人。這是科學家第一次通過遺傳方法發現了滅絕古人類，也是第一次完全基于DNA數據來命名一個人類物種。這個基因組也在某些現代人類身上留下了其印記：帕博發現，幫助現代藏族人在高海拔地區生活的基因變體可能源自丹尼索瓦人。同年，帕博團隊發表了第一個尼安德特基因組草圖——帕博戲稱4年前所立“就像科幻小說一般”的項目，第一次直接比較了尼安德特人基因組與現代人類的基因組。他們的研究顯示，在非洲以外的現代人的基因組中，有高達2%的成分來自尼安德特人，從而證明尼安德特人與現代人有過混血。

某種意義上說，尼安德特人沒有完全滅絕，他們的DNA仍存在于今天的人類中。（責編：李崢嶸）

標簽： 尼安德特人 生物學家 諾貝爾生理學或醫學獎