“他从远古走来”——人类近亲的研究者获2022年诺贝尔生理或医学奖

北京时间2022年10月3日，一年一度的诺贝尔奖以生理或医学奖率先拉开帷幕，今年的获奖者是来自瑞典生物学家斯万特·帕博（Svante Pääbo），表彰其发现已灭绝人种的基因组和人类进化领域的贡献。

我们从哪里来，这是一个亘古的哲学话题。

无论是东方神话的女娲造人，还是西方传说的上帝造人，都在努力解释这个源头问题。

不过随着大量的化石出土，尤其是达尔文的巨著《物种起源》，经过近百年的研究和普及，我们基本上确信了人类是进化而来的。

而这时候，一个重要的问题出现了：全世界的人类是在各地分别进化出来的呢？还是从某个地方进化出现最后走向了全球呢？

（人类起源，图源维基）

这个问题困扰了人类许多年。大部分人起初的想法是，大家是在各地分别进化出来的。当我们看到元谋人、北京人头盖骨等化石时，大概率会觉得我们是一脉相承到今天。对于其他地区的人来说也是如此，欧洲人也不例外。而我们今天的故事，就从这个特殊的“欧洲人”来聊起。

一、一位特殊的“欧洲人”-尼安德特人

1856年，在德国杜塞尔多夫市以东12公里的尼安德谷一个采石场中，工人们挖掘出一具人形头盖骨和一些其他骨头，在工人们的惊慌中，考古学家们来到了，他们经过谨慎的判断，发现这种人和我们现代人类有着明显的差异，应该不属于我们现代人类，于是就将其命名为尼安德特人。

（尼安德特人遗骸，图源维基）

从解剖结构上来看，尼安德特人和我们存在明显差异，比如他们的四肢更加粗壮，看起来似乎比我们智人（也就是我们现代人所属的物种）更加强壮，甚至脑容量好像也比我们大。

（现代人和尼安德特人颅骨差异，图源维基）

随后，人们也在欧洲越来越多的地方发掘出尼安德特人的遗骸，甚至在中东地区都发掘出了尼安德特人遗骸。

不过，对尼安德特人的定位却出现了争议，有的人认为这是一个已经灭绝的古人类物种，和我们现代人没啥关系。有的人却认为，这是一个和我们现代人同属于一个亚种的存在，甚至还有人觉得可能他们就是现代人的直系祖先，这一理论在上世纪甚嚣尘上，以至于一度出现了人类“欧洲起源论”。

而这一争议持续了很多年，毕竟基于遗骸的结构分析，得到的信息还是非常有限的，而帕博的研究成功破解了这一难题。

二、给尼安德特人做个DNA检测

今天的我们，对于基因检测，或者说DNA检测十分熟悉的。

无论是亲子鉴定，还是孕期基因检测，甚至各种走向市场的基因检测，都让人们非常熟悉。

既然如此，那能不能给尼安德特人做个基因检测呢？帕博完成了这项检测。

不过，给尼安德特人做基因检测并不容易，因为要做基因检测的话，有一个非常重要的前提是：拿到尼安德特人的DNA。

DNA是人体细胞中的遗传物质，也是决定我们性状的基本存在，但是，对科学研究来说，DNA有个大bug，就是容易降解。

（DNA结构，图源维基）

随着时间的流逝，DNA会逐步断裂，碎片化，直到我们彻底无法区分。这也是为什么我们说，电影《侏罗纪公园》里那些通过DNA复活恐龙的情节，只能是科幻。因为经历几千万年，DNA已经彻底碎掉，无论是保存在琥珀还是冰川中，都无法避免这个过程。

尼安德特人也存在这个问题，我们挖掘出的尼安德特人的遗骸，都已经4万多年了，DNA基本上已经碎得很严重了。

而帕博很幸运，他在德国马普所工作的时候，接触到了尼安德特人的遗骸，这里的遗骸竟然还有一些DNA！

当然，由于长期埋藏，DNA本身已经和很多细菌、真菌之类的混在一起了。于是帕博就开始专心研究如何从这些混合物中分离出尼安德特人的DNA。

最终，他成功的从尼安德特人中分离出来了线粒体DNA（mtDNA）【1】，这可是一个重要而且特殊的东西。

（线粒体DNA，图源维基）

**为什么说线粒体DNA特殊呢？**因为线粒体是一段独立于细胞核DNA的存在。

我们经常说，人体有23对染色体，其实就是指的“核DNA”，但是核DNA有个问题，就是在繁殖过程中会发生基因重组，从而导致我们难以区分一段“核DNA”到底怎么来的（Y染色体例外）。而线粒体DNA是不参与重组的，它基本上从母亲直接遗传到后代，因此维持着非常高的稳定性，可以用于做遗传上的追溯。

所以，帕博这一发现，成功的打开了一个新世界的大门：古人类DNA研究。

而通过帕博的研究，我们第一次用现代科学的办法证实，尼安德特人，的确不是我们的直系祖先，而是一个现代人已经灭绝的亲戚。

三、不仅是亲戚，也许还是部分祖先

通过线粒体DNA研究，帕博证实了尼安德特人是一个已灭绝的亲戚，不过，他的研究不止于此。

毕竟人类线粒体太短了，才一万六千bp（碱基对）左右，而我们人类的基因组可是三十亿bp（碱基对）那么长，含有更多的信息。

于是，帕博雄心勃勃地开启了一个宏达的计划：尼安德特人基因组计划。也就是要把尼安德特人整个基因组全部检测出来。

（尼安德特基因组，图源Science）

经过多年的努力，最终在2010年，帕博发表了首个尼安德特人基因组序列，这也是科学界发表的首个古人类基因组。而这一发现，为我们揭开了一个石破天惊的内容：尼安德特人竟然对我们有基因贡献！

一方面，尼安德特人和现代人最近的共同祖先大概是80万年前，足够古老了。

但是另一方面，我们非洲之外的现代人类的基因组里竟然依然有尼安德特人的成分，这个成分比例大概是1-4%，这意味着，当年，尼安德特人是和我们现代人的祖先有过基因交流的。

不过，这些成分似乎并不怎么正面……研究发现，这些基因成分多少对我们现代人的一些疾病有“贡献”，比如糖尿病，血栓，抑郁等。

（尼安德特人对现代人疾病的“贡献”，图源【3】）

四、为现代人基因做出贡献的，不止尼安德特人

其实，帕博的研究不只是起源于欧洲的尼安德特人。

在俄罗斯、中国和蒙古交界的阿尔泰山丹尼索瓦洞穴就发现了另外一种古人类，而研究发现，这个古人类同样也是一个已经灭绝的人种，一般被称为“丹尼索瓦人”。“丹尼索瓦人”同样对现代人类的基因有贡献，比如东亚人、东南亚人、美洲和澳洲土著的身上，都还保留着丹尼索瓦人的基因贡献【4】。

这意味着，曾经的现代人类“非洲起源学说”，并不是那么纯粹，至少当现代人祖先从非洲走出来的时候，一路上遇到了生活在当地的古人类，并与之产生了基因交流，最终才形成了今天全世界的人类。

（古人类基因交流，图源【5】）

当然，这些各地古人类对于现代人只是有部分基因贡献，但是不是主流。

而如今，帕博的得意门生—付巧妹（中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员），正在领导我国的古人类研究。也许有一天，我们会发现，曾经生活在中华大地的古人类，同样也把基因留在了我们的血脉中。

参考文献：

1 Krings, Matthias, et al. "Neandertal DNA sequences and the origin of modern humans." cell 90.1 (1997): 19-30.

2 Green, Richard E., et al. "A draft sequence of the Neandertal genome." science 328.5979 (2010): 710-722.

3 Gibbons, Ann. "Neandertal genes linked to modern diseases." (2016): 648-649.

4 Fu, Qiaomei, et al. "Genome sequence of a 45,000-year-old modern human from western Siberia." Nature 514.7523 (2014): 445-449.

5 Nielsen, Rasmus, et al. "Tracing the peopling of the world through genomics." Nature 541.7637 (2017): 302-310.

出品：科普中国

作者：李雷

监制：中国科普博览