盼望着、盼望着,科研人最关心的 2022 年诺贝尔生理学或医学奖在 10 月 3 日揭晓,瑞典科学家 Svante Pääbo(斯万特·帕博)获得奖项,以表彰他对已灭绝人种的基因组和人类进化的发现。他将获得 1000 万瑞典克朗奖金(约合 642 万元人民币)。
一、与历史对话:了不起的研究
当地时间 10 月 3 日,在瑞典首都斯德哥尔摩卡罗琳医学院,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 Svante Pääbo,以表彰他在「关于已灭绝人类基因组和人类进化的发现」方面的卓越贡献。
Svante Pääbo 于 1955 年 4 月 20 日生于瑞典斯德哥尔摩,是瑞典生物学家、进化遗传学专家。
在 Svante Pääbo 的开创性研究生涯中,他完成了一些看似不可能的事情:首次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戚。此外,令人惊讶与赞叹的是,通过从一个小指骨标本中提取的基因组数据,他还发现了一种以前未知的人——杰尼索娃。Svante Pääbo 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古人类转移到了智人身上。这种古老的基因转移对当今人类具有重要的生理意义,例如影响我们的免疫系统对感染的反应。
这些了不起的发现也伴随着技术的创新与发展,由于数万年来 DNA 降解以及微生物和当代人类的污染所带来的极端技术挑战,长期以来人们一直怀疑是否有可能从灭绝的人型中分析古代 DNA。2010 年,Svante Pääbo 首创了从尼安德特人的骨头中提取、测序和分析古 DNA 的方法。正是他扫除了一系列技术障碍,做出扎实的奠基工作,科学家们才可以将尼安德特人的基因组与当今人类的基因记录进行比较,关于人类进化的研究如同雨后春笋层出不穷。
2015 年,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹团队发现古 DNA 研究揭示欧洲早期现代人的祖先曾与尼安德特人混血。2017 年,河南省文物考古研究院李占扬研究员团队在 Science 杂志发表研究论文称,人类演化研究取得突破性进展:10 多万年前生活在河南省许昌市灵井遗址的「许昌人」,可能是中国境内古老人类和欧洲尼安德特人的后代。通过科学研究,人们将认知触角伸向了数万年前的时光,与历史展开了一场有趣的对话。
二、开创性的研究:一场科学奇幻之旅
长期以来,人类进化的研究依赖于对古代骨骼遗骸的分析、形态特征以及对工具和其他考古文物的检查。1856 年,科学家们在德国尼安德特人山谷发现了第一具被确认为尼安德特尔人的骨骼化石。
从那时起,在欧亚大陆的广阔地理范围内,已经发现了多个尼安德特人的标本。尼安德特人大约在 40 万至 3 万年前居住在欧洲和亚洲,当时他们已经灭绝。从解剖学角度来看,现代人智人的骨骼与现代人的骨骼相似。
因此,智人与尼安德特人在欧亚大陆共存至少 20000 年,可能更长。那么,我们现代人与尼安德特人的亲属关系到底是什么呢?
Allan Wilson 实验室团队首先采取了利用遗传工具研究当代人类如何相互关联并阐明我们的进化起源。Svante Pääbo 在该团队开展博士后工作时,他成功地从一个 2400 年前的木乃伊样本中克隆了一个 DNA 库,并用人类重复序列对其进行筛选,从而揭示了克隆中的人类 DNA,这为他后来研究尼安德特人打下了良好的基础。
与核 DNA 相比,线粒体 DNA 在旧骨骼中存在的可能性更大,因为每个细胞都含有数百到数千份线粒体 DNA 副本,但每个核 DNA 片段只有两份副本(一份母体,一份父系)。因此,Svante Pääbo 选择 mtDNA 作为他研究的第一个尼安德特人序列目标。为了研究现代人类和尼安德特人之间的关系,Svante Pääbo 团队将尼安德特人 mtDNA 的 379 个核苷酸与 2051 个人类和 59 个黑猩猩的 mtDNA 序列进行了比较。结果显示该序列不属于欧洲、非洲、亚洲、美洲土著和澳大利亚/大洋洲智人的变异范围。
系统进化树模型表明,现代人的 mtDNA 基因库起源于非洲,与 Allan Wilson 之前的发现一致,携带这种 mtDNA 的共同祖先生活在 120000 年至 150000 年前。研究结果表明,尼安德特人灭绝时,没有向现代人类贡献线粒 DNA。
三、蓬勃发展的人类基因组研究
自 2008 年起,Svante Pääbo 团队开始使用新兴的测序技术,从而实现更高的数据量。他们获得了 10 亿个长度为 30-70 个核苷酸的序列。2010 年,在一份开创性的出版物中,Svante Pääbo 团队实现了以往被视为无法实现的目标,并报告了尼安德特人核基因组序列,并对来自世界各地的五个现代智人基因组也进行了测序,以帮助进行比较数据分析。2012 年,Svante Pääbo 从 2008 年发现的原始指骨中获得了高覆盖率 (>30 倍) 的丹尼索瓦人基因组序列,使用旨在增加测序 DNA 分子数量的单链文库。蓬勃发展的人类基因组研究未来可期!
值得一提的是,Svante Pääbo 的父亲 Sune Bergström(苏恩·伯格)斯特龙曾是 1982 年诺贝尔生理学与医学奖得主。40 年后,Svante Pääbo 亦获得此项了不起的荣誉。一门两位诺贝尔生理学与医学奖获得者,可谓是科学史上的美谈与荣耀,科学事业的接力棒在两代人手中稳稳地传递着,他们共同为人类社会的进步与发展做出卓越的贡献。
参考资料:https://www.nobelprize.org/
转自:“丁香学术”微信公众号
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