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诺奖得主斯万特·帕博的炸裂研究:是什么让我们成为独一无二的人类

杨亚茹

杨亚茹

· 2022.10.04 11:26

瑞典科学家斯万特·帕博(Svante Pbo)获得2022年诺贝尔生理学或医学奖,他有两项重大研究成果——为现代人已灭绝的近亲尼安德特人的基因组测序,发现了一种以前不为人知的古人类丹尼索瓦人。

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诺奖得主斯万特·帕博的炸裂研究:是什么让我们成为独一无二的人类

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图源自诺奖官网

北京时间10月3日下午,在瑞典首都斯德哥尔摩卡罗琳医学院,2022年诺贝尔生理学或医学奖率先揭晓,诺贝尔奖委员会总秘书长托马斯·佩尔曼宣布,2022年诺贝尔生理学或医学奖授予斯万特·帕博(Svante Pbo),以表彰他在“关于已灭绝人类基因组和人类进化的发现”方面的贡献。

诺贝尔生理学或医学奖根据已故的瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱而设立,目的在于表彰在生理学或医学界做出卓越发现的人。

获得诺贝尔生理学或医学奖,帕博将得到1000万瑞典克朗(约合642万元人民币)的奖金。诺贝尔奖的奖金来自诺贝尔所成立基金的利息或投资收益。随着诺贝尔基金的收益变化,诺贝尔奖的奖金有所浮动。

据诺贝尔奖官网介绍,2022年诺贝尔奖会于10月3日至10日陆续颁布。

2022年诺奖首奖获得者的两项“炸裂”研究

斯万特·帕博于1955年4月20日出生在瑞典首都斯德哥尔摩,是苏恩·伯格斯特龙(Sune Bergström)的私生子,伯格斯特龙曾在1982年因发现前列腺素而获诺奖。帕博也是诺奖历史上第七位实现“和父亲一样拿到过诺奖”的儿子。

帕博在获奖后的采访中表示,刚接到电话时以为是“割草机坏了”,对于获奖,非常意外。这也是诺贝尔生理学或医学奖时隔6年之后,再次出现单人获奖情形。

图源自诺奖官网

1986年,帕博在瑞典乌普萨拉大学取得博士学位,随后在瑞士苏黎世大学和美国加利福尼亚大学伯克利分校从事博士后研究。1990年,帕博担任德国慕尼黑大学教授,1999年,他在德国莱比锡创办马克斯·普朗克进化人类学研究所并工作至今,同时也在日本冲绳科学技术大学院大学担任兼职教授。 

上个世纪80年代开始,帕博开始了相关研究,并开创性地催生了一门全新的科学学科:古基因组学。这一学科研究试图揭示所有现存人类与已灭绝原始人类之间的基因差异,为探索“是什么使我们成为独一无二的人类”提供了基础。

在研究中,帕博有两项重大研究成果——为现代人已灭绝的近亲尼安德特人的基因组测序,发现了一种以前不为人知的古人类丹尼索瓦人。

更重要的是 ,帕博还发现,在大约7万年前人类离开非洲后,基因从这些现已灭绝的原始人类身上转移到了智人身上。这种古老的基因流动在今天仍与人类存在生理上的关联,例如影响我们的免疫系统对感染的反应。

回收古代DNA序列,探索人类起源

目前已知,所有生物的进化始于数十亿年前,第一批灵长类动物出现在5500万到6500万年前,300万年前,人类开始进化。智人是现代人类最近的祖先。 

人类的起源问题长期以来都备受关注,古生物学和考古学一直在进行着相关研究。理论来讲,现代DNA技术能提供更精确的研究,但由于数万年来DNA的降解以及微生物、当代人类的污染等因素,对已灭绝人类的DNA分析是否可行此前存在疑问。

1856年,在德国尼安德特山谷,第一批被确认为尼安德特人的骨骼遗骸被发现。研究表明,尼安德特人与现代人类亲缘关系最近,居住在大约40万年到3万年前的欧洲和西亚,随后灭绝。而在大约7万年前,智人从非洲迁徙到中东并在后续发展中横跨欧亚大陆。因此,智人和尼安德特人在欧亚大陆的大部分地区共存了数万年。

在这数万年间,已经灭绝的尼安德特人与智人之间存在怎样的关联?这要从基因组信息中寻找答案,而从古代标本中回收基因组DNA进行测序,就是帕博的研究课题。

1990年,帕博在慕尼黑大学被任命为教授并继续从事古代DNA研究。他决定分析来自尼安德特人线粒体的DNA。线粒体是细胞中含有自身DNA的细胞器,但基因组很小,只包含细胞遗传信息的一小部分,与此同时,线粒体又存在数千个拷贝,这会增加获取DNA的机会。

图源自诺奖官网

 帕博从一块4万年前的骨骼遗骸中测序了线粒体DNA的一个区域,第一次获得了尼安德特人的基因序列,研究成果于2010年发表。比较分析显示,尼安德特人与智人生活在大约80万年前。

 智人与已灭绝人类之间的关联也呼之欲出。

 古老的基因流动

在对尼安德特人DNA序列的后续研究中发现,来自尼安德特人的DNA序列,与来自欧洲或亚洲的当代人类的序列比来自非洲的当代人类的序列更相似。这意味着尼安德特人和智人在共存期间进行了杂交。在具有欧洲或亚洲血统的现代人类中,大约1~4%的基因组来自尼安德特人。

根据帕博之后的发现与研究,这种古老的基因流动再次出现。

2008年,科研人员在西伯利亚南部的Denisova洞穴发现了一块来自40000年前的指骨碎片,其中含有保存完好的DNA,经过帕博及团队的基因测序发现,与尼安德特人和现代人类的所有已知序列相比,指骨碎片的DNA序列十分独特。

图源自诺奖官网

帕博发现了一个此前未知的原始人类,并将其命名为Denisova(丹尼索瓦人)。 

将丹尼索瓦人的DNA序列与来自世界不同地区的当代人类序列进行比较,结果表明,丹尼索瓦人和智人之间同样发生了基因流动。这种关系首先出现在美拉尼西亚和东南亚其它地区的人群中,这些人群携带高达6%的来自丹尼索瓦人的DNA。

帕博的一系列发现让我们对人类进化史有了新的认识。在智人迁出非洲时,有至少两只已经灭绝的原始人种仍然居住在欧亚大陆——安德特人在欧亚大陆西部,丹尼索瓦人欧亚大陆东部。在非洲以外的智人扩张和向东迁移期间,他们与尼安德特人和丹尼索瓦人都发生了杂交,从而产生基因流动。

图源自诺奖官网

如前文所述,古老的基因流动在今天仍与人类存在生理上的关联,以EPAS1基因的丹尼索瓦版本为例,它赋予了高海拔地区生存的优势,并且在当今的藏人中很常见;另一个例子是影响我们对不同类型感染免疫反应的尼安德特人基因。

帕博创建了“古基因组学”,这一学科也在迅速发展,从不同地理位置和不同时期发现的古代人类标本中能获得更加丰富的基因组数据。结合科研领域对古代DNA降解的深入了解、高通量DNA测序技术和强大的计算资源,在古代基因组中检索现代人类基因组成为现实。

当前,古人类样本的稀缺性限制了基因组序列的可用性,帕博及其团队表明,可以从早更新世(第四纪冰川更新世的第一个时期)沉积物中进行基因回收,以研究古人类的灭绝时间、地理分布及种群动态。

(钛媒体App编辑杨亚茹综合诺奖官网等 ) 

本文系作者杨亚茹授权钛媒体发表,并经钛媒体编辑,转载请注明出处、作者和本文链接
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    这标题和文章内容不太搭

    2022.10.07 03:11 via h5
  • 人类是独一无二的吗

    2022.10.05 21:50 via pc
  • 回复

    当前,古人类样本的稀缺性限制了基因组序列的可用性

    2022.10.05 20:23 via android
  • 古代的人类也是经过了漫长的演化

    2022.10.04 13:01 via pc

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