科技日報實習記者 張佳欣

(相關資料圖)

人類的起源向來是人們感興趣的話題。我們從哪里來？現(xiàn)代人與我們之前的人種有什么關系？是什么讓智人有別于其他人種？

獲得2022年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的瑞典科學家斯萬特·帕博通過其開創(chuàng)性研究，完成了一件看似不可能的事：為尼安德特人的基因組測序。尼安德特人是現(xiàn)代人已滅絕的近親。

帕博還發(fā)現(xiàn)了一種以前不為人知的古人類——丹尼索瓦人。更重要的是，帕博發(fā)現(xiàn)，在大約7萬年前遷出非洲后，這些現(xiàn)已滅絕的古人類向智人進行了基因轉移。這種流動在今天具有生理學上的意義，例如，其影響了人類免疫系統(tǒng)對感染的反應。

帕博的開創(chuàng)性研究催生了一門全新的科學學科：古基因組學。通過揭示所有活著的人類與已滅絕的原始人類的基因差異，他的發(fā)現(xiàn)為探索是什么讓我們成為獨特的人類奠定了基礎。

完成尼安德特人基因組測序

DNA位于細胞內(nèi)的兩個不同區(qū)域。核DNA包含大部分遺傳信息，而小得多的線粒體基因組則以數(shù)千個拷貝存在。死亡后，DNA會隨著時間推移而退化，最終只剩下少量。它還會被來自例如細菌和現(xiàn)代人類的DNA污染。（來源：諾貝爾獎委員會官網(wǎng)）

1990年，帕博到德國慕尼黑大學任教。他決定分析尼安德特人線粒體的DNA。線粒體基因組很小，只包含細胞中遺傳信息的一小部分，但它存在數(shù)千個DNA副本，增加了研究成功的機會。帕博成功對一塊4萬年前的骨骼的線粒體DNA區(qū)域進行了測序。人類因此首次獲得了第一個已滅絕的近親古人類的基因序列。與現(xiàn)代人類和黑猩猩的比較表明，尼安德特人在基因上與眾不同。

2010年，帕博及其團隊公布第一個尼安德特人基因組序列。對比分析表明，尼安德特人和智人最近的共同祖先生活在大約80萬年前。

通過研究尼安德特人和來自世界不同地區(qū)的現(xiàn)代人之間的關系，結果表明，與源自歐洲或亞洲的當代人類的序列相比，尼安德特人的DNA序列與源自非洲的當代人類更為相似。這意味著尼安德特人和智人在他們幾千年的共存過程中進行了交配。在具有歐洲或亞洲血統(tǒng)的現(xiàn)代人中，大約有1%-4%的基因組源自尼安德特人。

（左圖）帕博從已滅絕的人類骨骼標本中提取 DNA。他首先從德國的尼安德特人那里獲得了一塊骨頭碎片，該地點以尼安德特人的名字命名。后來，他使用了來自西伯利亞南部丹尼索瓦洞穴的一根指骨，丹尼索瓦人就是在這個地方命名的。（右圖）系統(tǒng)發(fā)育樹顯示智人與已滅絕的人類之間的進化和關系，還說明了帕博發(fā)現(xiàn)的基因流。（來源：諾貝爾獎委員會官網(wǎng)）

發(fā)現(xiàn)不為人知的丹尼索瓦人

2008年，帕博在西伯利亞南部的丹尼索瓦洞穴中發(fā)現(xiàn)了一塊4萬年前的手指骨碎片。這塊骨頭含有保存極為完好的DNA，帕博的團隊對其進行了測序。結果引起轟動：與所有已知的尼安德特人和現(xiàn)代人的序列相比，該DNA序列是獨一無二的。帕博發(fā)現(xiàn)了一種此前不為人知的古人類，并將其命名為丹尼索瓦人。與來自世界不同地區(qū)的當代人類的序列進行比較后發(fā)現(xiàn)，丹尼索瓦人和智人之間也發(fā)生了基因流動。這種結合的關系首先出現(xiàn)在美拉尼西亞和東南亞其他地區(qū)的人口中，那里的個體攜帶高達6%的丹尼索瓦人的DNA。

帕博的發(fā)現(xiàn)使我們對人類進化史有了新的理解。在智人遷出非洲時，歐亞大陸上至少居住著兩個原始人類種群。尼安德特人生活在歐亞大陸的西部，而丹尼索瓦人則居住在該大陸的東部。在智人向非洲以外擴張和向東遷徙的過程中，他們不僅與尼安德特人結合，還與丹尼索瓦人結合。

開創(chuàng)古基因組學全新學科

帕博的發(fā)現(xiàn)提供了有關智人從非洲遷移到世界其他地方時世界人口分布情況的重要信息。尼安德特人居住在歐亞大陸的西部，丹尼索瓦人則居住在東部。當智人遍布整個大陸時，人種的結合就發(fā)生了，留下了“印”在我們DNA中的痕跡。（來源：諾貝爾獎委員會官網(wǎng)）

通過開創(chuàng)性研究，斯萬特·帕博建立了一門全新的科學學科——古基因組學。在最初的發(fā)現(xiàn)之后，他的團隊已完成對滅絕的古人類的幾個額外基因組序列的分析。帕博的發(fā)現(xiàn)為科學家提供了更好了解人類進化和遷徙的廣泛而獨特的資源。新序列分析方法表明，在非洲，古人類也可能與智人混合在一起。然而，由于熱帶氣候中古老DNA的加速退化，非洲已滅絕的古人類的基因組還沒有被測序。

帕博的發(fā)現(xiàn)讓我們了解到，我們已滅絕的近親古人類的基因序列影響了現(xiàn)代人類的生理。其中一個例子是丹尼索瓦人版本的EPAS1基因，它賦予了人類在高海拔地區(qū)生存的優(yōu)勢。此外，尼安德特人基因影響了人們對不同類型感染的免疫反應。

關鍵詞： 諾貝爾生理學或醫(yī)學獎