诺奖解读01丨解读古人类基因，在他身后有我们的全部

发布顺序

2022年诺贝尔奖

2022年诺贝尔奖于2022年10月3日至10日相继揭晓，根据官网公布的日程，整个公布顺序如下：

注：上述内容统计截至2022年10月6日20:00

我们今日从最先发布的诺贝尔生理学或医学奖开始，解读一下今年的诺贝尔奖以及其获奖内容背后的意义。

10月3日，2022年诺贝尔奖生理学或医学奖揭晓，拉开今年诺奖季的序幕。获奖人是发现古代尼安德特人基因组的瑞典遗传学家斯万特·帕博（Svante Pääbo ），这对于今年的诺奖预测来说，算是爆了个大冷门。

根据诺贝尔奖官网公布的信息看，将生理学或医学奖颁给帕博是因为“他发现了灭绝的人类基因组和人类进化”，诺贝尔委员会表示这是完成了一些看似不可能的任务。

人类对自身的起源一直抱有强大的探索欲望。我们是谁，从哪里来，我们的祖先是谁，我们是如何进化的，又是什么使我们与其他人类不同……这些问题是很多人长期思考并为之研究一生的，它们不仅仅是哲学问题，在最基础的层面上，更是我们人类真正了解自身所需要解决的根本问题之一。

斯万特·帕博对尼安德特人的基因组进行测序，尼安德特人是当今人类的一个灭绝亲属。他还惊人地发现了一种以前未知的人——丹尼索瓦人。重要的是，帕博还发现，大约7万年前，这些现已灭绝的人从非洲移民到智人身上，基因已经发生了转移。这种古老的基因流对当今人类具有生理意义，例如影响我们的免疫系统对感染的反应。

帕博的开创性研究产生了一门全新的科学学科——古基因组学。通过揭示区分所有活着的人和灭绝的人的基因差异，他的发现为探索人类的独特之处奠定了基础。

如前所述，人类从未停止思考和研究自己的起源以及是什么使我们独一无二。研究表明，现代的人类，智人，大约30万年前首次出现在非洲。而我们已知的近亲尼安德特人，在非洲以外发展起来。大约7万年前，一群智人从非洲迁移到中东，并从那里传播到世界其他地区。

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。但当今人类与已经灭绝的尼安德特人的关系是什么一直是关键问题所在。解答的线索可能来自基因组信息。到20世纪90年代末，几乎整个人类基因组都已测序，这也使得随后对不同人类群体之间的遗传关系进行研究成为可能。因此如果要研究当今人类和尼安德特人之间的关系，可以采用对从古代标本中恢复的基因组DNA进行测序的办法。

但古代DNA的分析并不容易。古DNA是指在化石、木乃伊、墓葬，甚至是古遗迹土壤中残存的远古时期的DNA片段。也是因为其来自于远古时期，因此提取古DNA并不容易。一方面，随着时间的推移，DNA会被降解。风吹雨打会造成DNA结构损伤，再加上DNA本身存在半衰期，我们很难得到完整的DNA片段。

另外一方面，化石、古遗迹土壤、墓葬等的周围动植物残骸、微生物都不在少数，这些会污染古DNA，更不用说实验中现代人类的影响。在这些因素的影响下，提取出完整的古DNA片段并展开研究并不是一件容易的事，研究过程中的不确定因素太多，结果自然也就不会准确或值得信服。

图注：DNA定位于细胞的两个不同的隔室。核DNA包含了大部分遗传信息，而更小的线粒体基因组存在于数千份拷贝中。死亡后，DNA会随着时间退化，最终只剩下少量。它还受到细菌和当代人类DNA的污染。

图源：诺贝尔奖官网

幸运的是，随着测序技术的飞快发展以及更特异的DNA扩增技术，研究古DNA成为了可能，而斯万特·帕博也抓住了这个机遇，开始了不同于现代人的古人类研究——尼安德特人。

帕博职业生涯早期，就对利用现代遗传学方法研究尼安德特人DNA的可能性着迷。作为进化生物学领域的先驱阿兰·查尔斯·威尔逊（Allan Charles Wilson，使用DNA测序和PCR扩增技术来研究生物进化以及重建系统发育的开拓者）的博士后学生，帕博开始研究尼安德特人DNA的方法，这项工作持续了几十年。

但为什么是尼安德特人呢？尼安德特人（Homo neanderthalensis），简称尼人，也被译为尼安德塔人。尼安德特人头骨化石最初在1829年发现于比利时，但直到1856年在德国的尼安德Neander山谷中的一个山洞发现了头盖骨和其他骨骼，并被命名为尼安德特人（Homo neanderthalensis）。

尼安德特人是现代欧洲人祖先的近亲，从12万年前开始，他们统治着整个欧洲、亚洲西部以及非洲北部。但在两万四千年前，这些古人类却消失了。

大量的考古挖掘发现，尼安德特人是一种在进化树上与现代人类相隔比较近的古人类，并且尼安德特人与现代人在同一时空内共存了很长一段时间。

图注：现代人（左）和尼人（右）头骨的比较

图源：Cleveland Museum of Natural History（美国克利夫兰自然历史博物馆）

根据现有研究，很多研究者认为可能因为气候变化，智人在10万年前离开非洲前往亚洲。他们很可能通过属于埃及和以色列的地区、红海地带或者非洲之角抵达阿拉伯半岛。就是在这次迁徙过程中，智人和尼安德特人有了第一次性接触。而后带着智人基因痕迹的尼安德特人迁徙到了西伯利亚南部。

但伊比利亚半岛的尼安德特人并未与智人发生性接触，因此并不携带智人基因。不少人类学专家认为，智人和尼安德特人的性接触推动了人类的进化，同时还推测，或许二者在比10万年前更早的时期就已经发生了性接触。

因此研究尼安德特人的基因对于我们研究自身的起源有很重要的意义。

考古学、古DNA领域最新研究结果显示，欧洲曾生存过尼人，亚洲生存过丹人，是现代人的崛起使它们走向覆灭。但是即使“古人”不复存在，它们却在现代人身上留下了些许踪迹——基因。

斯万特·帕博和他的团队在研究中发现，尼人和欧洲人、亚洲人存在基因交流。通过比较不同现代人群基因组和尼人基因组，大约有2%的基因和尼人相似，说明这些基因可能就是来自于尼人。同样，丹人也存在着和亚洲人、大洋洲人相似的基因。这就表明在现代人迁徙的几万年间，我们其实和其它古人类有过基因交流。换言之，这些古人类也算我们的祖先之一。

来自其它古人类的基因，很可能对现代人类的生存有着很大的帮助或影响。比如来自尼人的基因中不少和免疫有着密切的关系；而来自丹人的基因中，有个叫EPAS1的基因突变和藏族人可以适应高海拔环境密不可分。

目前通过基因测序，现代智人体内有1%-4%的尼安德特人基因，总体分布规律呈现欧亚大陆越往西北越多、越往东越少的特点。让现代人头疼的中风、过敏、自身免疫性疾病等，都可能与这1%-4%的尼安德特人基因有关。

另外，通过直接的基因组（30亿个碱基对）比较，研究者发现古人类和现代人有大约3万个碱基对存在着明显差异，而这些差异可能就是进化上现代人是怎么产生出现的关键答案。

通过这些答案的验证随着技术的突破、考古发现和研究的不断深入，我们或许会在古人类的基因组里找到最正解。

斯万特·帕博的发现和研究是具有开创性意义的，他在古DNA学研究领域的贡献确定了智人与我们最近的已灭绝亲属之间的遗传差异。

在他之后，相关领域的研究将侧重于分析这些差异的功能影响，对于真正解开“我是谁，我来自哪里，我为什么成为我”这一科学与哲学交织的问题有着极为重要的意义。

图注：斯万特·帕博

帕博是一位巨人，他的肩膀给当世与后世之人提供了一个阶梯和一面镜子，让我们可以不断探索、研究。

在镜中，即便我们看不见遥远历史中祖先的真实面容，我们仍知晓我们体内最关键的基因里有着祖先的身影。

在阶梯上，哪怕我们被土地、民族、信仰、人种、信仰、语言等分割成无数碎片，在征服与被征服、连接与割裂、交融与冲突中浮沉，我们的来处与源头仍是同一处。

斯万特·帕博在其著作《尼安德特人》后记中写道：“将来有一天，我们也许能够明白是什么令替代人群优于同时代的其他古代人群，以及为什么在所有的灵长类动物中，只有现代人类散播到世界的各个角落，并有意无意地塑造全球环境。我相信，这些问题是人类历史上最宏大的问题，而这些问题的答案，一部分就隐藏在我们已经测序的古老基因组中。”

在他身后，蕴含着我们解开人类昨天来处、今日之思、明天去向等等这些问题的关键钥匙与智慧之光。