我们是谁？揭秘古人类生命的遗传学家获2022年诺贝尔生理学或医学奖

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我们是谁？揭秘古人类生命的遗传学家获2022年诺贝尔生理学或医学奖

原创 Nature Portfolio Nature Portfolio 2022-10-03 21:57 发表于上海I

原文作者：Ewen Callaway & Heidi Ledford

Svante Pääbo通过古DNA分析做出了关于人类演化的重大发现，他的研究还帮助开创了古基因组学这一竞争激烈的领域。

2022年诺贝尔生理学或医学奖授予Svante Pääbo，表彰他在已灭绝古人类的基因组和人类演化上做出的重大发现。来源：Alamy

今年的诺贝尔生理学或医学奖授予关于人类演化的开创性研究，这些研究的分析对象是数万年前的化石中发现的珍贵DNA片段。

Svante Pääbo是德国马克斯·普朗克演化人类学研究所（MPI-EVA）的遗传学家。在他的带领下，研究人员完成了对尼安德特人的全基因组测序，并发现了一个新的古人类种群——丹尼索瓦人，同时诞生了竞争异常激烈的古基因组学领域。

通过追踪基因在不同古人类种群之间的流动，研究人员得以追溯这些种群的迁徙情况，以及现代人一些生理特质的起源，包括免疫系统的特征和适应高海拔生活的生理机制。

哈佛医学院群体遗传学家David Reich表示，Pääbo的获奖“是对这一领域走向成熟的巨大认可，也是对他从人类遗骸中提取古DNA这一壮举所做努力的认可”。Reich与Pääbo在尼安德特人基因组测序工作上曾有过密切合作。

在奖项宣布后的新闻发布会上，Pääbo表示他仍在消化这个喜讯，当他接到来自斯德哥尔摩的电话时，起初并不相信自己获得了诺贝尔奖。他“一开始还以为是我们组的人精心策划的恶作剧”。

伦敦自然历史博物馆的古人类学家Chris Stringer表示，Pääbo的工作颠覆了我们对过去的认知，包括他恢复了已知最古老的人类DNA——来自西班牙的43万年前的序列[1]。“这些工作已经成了人类演化学研究的核心，”Stringer说，获得诺贝尔奖是“大好消息”。

被破坏的DNA

Pääbo分析的DNA在各种元素中暴露了数千年，很多都被细菌和现代人的序列污染，为此，Pääbo不得不想出新的研究方法。他与合作者再将这些新发明的方法用于对尼安德特人基因组进行测序，并在2010年发表了测序结果[2]。这一遗传学研究引导他们发现了尼安德特人和智人的混血杂交，还发现了欧洲或亚洲血统的现代人有1%-4%的基因组来自尼安德特人。

Pääbo的技术还被用来确定2008年在西伯利亚南部一洞穴中发现的一块4万年前的指骨的来源。从这块指骨中提取的DNA表明，它既不是来自尼安德特人，也不是来自智人，而是来自一个新的古人类种群[3]。这个种群以发现该骨头的洞穴命名，被称作丹尼索瓦人。生活在亚洲的古人类也与丹尼索瓦人有过基因交流，在如今活着的数十亿人的基因组中仍能找到丹尼索瓦人的DNA。

上世纪80和90年代，由Pääbo等科学家领军的古DNA领域曾饱受样本被现代人DNA污染问题的困扰（Pääbo已承认他早期从埃及木乃伊遗骸中提取的DNA可能是他自己的DNA）。不过，随着Pääbo实验室开发出各种方法以及新测序技术的出现，污染问题再也不是曾经的“洪水猛兽”。

“刚开始的时候，我们甚至不能保证我们得到的是不是古人类的DNA，”伦敦弗朗西斯·克里克研究所的古遗传学家Pontus Skoglund说，“而如今，在Svante他们的带领下，我们使用的技术让污染不再是一个主要问题。”

对人类健康的意义

Pääbo从尼安德特人、丹尼索瓦人和其他古人类中提取DNA的工作对现代医学也意义重大。虽然现代人基因组中古DNA的占比很小，但“秤砣虽小压千斤”，这些DNA在从精神分裂症[4]到COVID-19重症[5]等一系列疾病的患病风险上发挥了重要作用。生活在青藏高原上的人们也要感谢丹尼索瓦人给他们带来的与适应高海拔环境相关的基因变异[6]。

“当今世界上有相当一部分人的DNA来自尼安德特人这样的古人类，这一事实对‘我们是谁’具有重要影响，”Reich说，“所以我认为，在我们作为一个物种所剩余的时间里，我们将继续探索这个问题，并试图厘清其对人类健康的影响。”

马克斯·普朗克演化人类学研究所的古遗传学家Johannes Krause说，有了多个尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组后，就可以鉴定出独属于现代人的基因。9月，研究人员指出，尼安德特人或丹尼索瓦人缺乏但在现代人中发现的一个基因变异，与实验室培养的大脑类器官的神经元生长有关[7]。Krause说：“我们从没离‘是什么使现代人成为现代人’的答案如此接近过。”

研究人员形容Pääbo是一个极其认真且富有决心的人，同时又很好合作，慷慨大方。他在马克斯·普朗克演化人类学研究所的实验室培养出了一代古遗传学家，这些古遗传学家正在全力推动该领域的发展。

以色列特拉维夫大学的古遗传学家Viviane Slon在Pääbo的指导下取得了她的博士学位，她说她的这位前导师有一种“超凡”的能力：能纵观大局，同时不放过一丝细节。Slon在研究最终被证明是丹尼索瓦人与尼安德特人第一代混血的遗骸时发现，遗传自母亲的线粒体DNA的序列与一名尼安德特人的序列一致。但在发表结果时，Pääbo敦促Slon不要轻易断言，直到他们对遗传自父母双方的核DNA进行了测序。Slon说：“他当时不让我写这就是尼安德特人，因为我们并不确定，而后来它被证明是一个混血后代。”

Reich说，与Pääbo和他为首个尼安德特人基因组测序工作组建的团队合作是一次令人灵感迸发的经历。“这是有史以来最好的团队，”Reich说，“他知道他们得到的这类数据有多么难能可贵。”这最终激励Reich建立了自己的古DNA实验室。

Pääbo对古DNA研究的影响如此之大，以至于很难想象如果没有他，这个领域会是什么样的。Skoglund评价道，“他就是这个领域的教父。”

参考文献：

1. Meyer, M. et al. Nature 531, 504–507 (2016).

2. Green, R. E. et al. Science 328, 710–722 (2010).

3. Krause, J. et al. Nature 464, 894–897 (2010).

4. Gregory, M. D. et al. Am. J. Med. Genet. B Neuropsychiatr. Genet. 186, 329–338 (2021).

5. Zeberg, H. & Pääbo, S. Nature 587, 610–612 (2020).

6. Huerta-Sánchez, E. et al. Nature 512, 194–197 (2014).

7. Pinson, A. et al. Science 377, eabl6422 (2022).

原文以Geneticist who unmasked lives of ancient humans wins medicine Nobel为标题发表在2022年11月3日《自然》的新闻版块上