聂广
万特•帕博在古人类基因组学和人类起源方面的决定性贡献
2025-10-16 20:42
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万特·帕博(Svante Pääbo)因其在古人类基因组学和人类起源方面的开创性工作,被授予2022年诺贝尔生理学或医学奖。他的贡献是决定性的,因为他开创了一个全新的科学领域——古基因组学,并利用这一工具从根本上改变了我们对人类自身起源和独特性的理解。

1. 开创古DNA研究的技术与方法论:让不可能成为可能

在帕博之前,从数万年的古人类化石中提取DNA被认为是天方夜谭。主要挑战在于:①DNA的极度降解,因为随着时间的推移,DNA会断裂成微小的碎片;②微生物污染,化石中绝大部分DNA来自土壤中的细菌和真菌;③现代人污染,在挖掘、处理和测量过程中,现代人的DNA极易污染样本,且难以区分。帕博的决定性贡献在于,他开发了一套严格且创新的方法论来解决这些问题:

超净实验室:他倡导在无菌、超净的实验室内处理样本,最大限度减少现代DNA污染。

DNA提取技术:他优化了从古老骨骼(尤其是内耳岩骨,这部分DNA保存最好)中提取微量DNA的技术。

二代测序技术的应用:他是最早将高通量二代测序技术应用于古DNA的科学家。该技术能够海量地读取所有短DNA片段,然后像拼图一样,通过计算机比对和组装,还原出古人类的基因组序列。

这套方法论体系,使得可靠地获取古人类基因组数据成为可能,奠定了整个古基因组学领域的基础。

2. 完成尼安德特人基因组测序:发现我们体内的“古人”基因

这是帕博最里程碑式的成就。2010年,他领导的团队发布了第一个尼安德特人基因组草图。这一成就带来了两个颠覆性的发现:

发现了现代人与尼安德特人的基因交流:通过比较尼安德特人基因组与来自世界各地的现代人基因组,他们发现,除非洲人以外的所有现代人体内都有1%-4%的尼安德特人DNA。这证明,当智人走出非洲后,在中东或欧洲等地,与尼安德特人发生了混血,并留下了可遗传的后代。

重塑了人类进化模型:这一发现推翻了纯粹的“走出非洲替代说”(该假说认为智人完全取代了其他古人类),确立了“同化模型”。即智人在走出非洲的过程中,不仅取代了其他古人类,还与他们发生了有限的基因交流。

3. 发现全新的古人类物种——丹尼索瓦人

这是古基因组学最富传奇色彩的发现。通过对西伯利亚丹尼索瓦洞穴中发现的一小块指骨碎片进行基因组测序,帕博团队在2010年震惊了世界:序列分析显示,这块指骨的主人在遗传上既不是尼安德特人,也不是现代人,而是一个此前完全未知的古人类物种。他们将其命名为“丹尼索瓦人”。

这是科学史上第一次仅通过基因序列就确认了一个新的古人类亲属。后续研究发现,丹尼索瓦人的基因在当今美拉尼西亚人、东亚人和东南亚人中有少量留存,特别是贡献了帮助藏族人等适应高原低氧环境的EPAS1基因。

4. 建立独特的比较基因组学框架:探寻“何以为人”

在完成了尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组测序后,帕博开始回答一个更根本的问题,在遗传上,是什么决定了我们智人与其他已灭绝的古人类不同?他领导团队进行了一项精密的基因比对:

识别出“现代人独有”的基因变异:通过比较现代人、尼安德特人、丹尼索瓦人和黑猩猩的基因组,他们找出了那些在现代人中普遍存在,但在尼安德特人和丹尼索瓦人中却没有的基因区域和位点。

关联关键生理功能:这些现代人特有的基因变异中,许多与大脑发育、神经元连接、语言功能(如FOXP2基因相关区域)、免疫系统以及对病毒的应答等有关。

这为研究人类的独特性状(如复杂的认知能力、文化创造力等)的生物学基础提供了前所未有的线索。

总结:决定性贡献的意义

万特·帕博的贡献之所以是“决定性”的:从无到有地建立了古基因组学,为探索人类历史提供了革命性的工具;直接通过基因证据,揭示了现代人与尼安德特人、丹尼索瓦人等已灭绝“兄弟姐妹”之间的混血历史,从而解答了古老的谜题;他证明了我们所谓的“纯种”智人基因组中,实际上镶嵌着来自其他古人类的宝贵遗产,这些遗产至今仍在影响着我们的生理(如免疫力)和适应性(如高原适应),从而重新定义了“我们”;为从分子层面理解人类独特性的起源开辟了道路,探寻了人之为人的遗传基础。

因此,帕博不仅是在“研究”人类起源,他是在重写人类起源的教科书,他的工作从根本上改变了我们对“我是谁,我从哪里来”这一终极问题的认知。

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