那个背着导师偷偷研究木乃伊的年轻人，重新书写了人类的历史 | 新科诺奖得主的故事（美中報道）
10月3日，2022年诺贝尔奖揭晓的首个奖项，就爆出了冷门：开创了古基因组学的瑞典科学家斯万特·帕博（Svante Pääbo）博士独得诺贝尔生理学或医学奖，这也是古人类学领域的研究者首次获得诺奖的嘉奖。在昨天的报道中，我们介绍了帕博博士的主要学术成就。在今天的文章中，我们将看到关于帕博博士的更多故事：他是如何开创这个全新领域的？这项工作对于理解人类演化以及现代人的特征，有着怎样的重要意义？
1982年，3位发现了前列腺素和类似激素生理作用的科学家站上了瑞典斯德哥尔摩音乐厅的中心舞台，共同领取属于他们的诺奖奖章。其中一人，是哥伦比亚大学的瑞典生物化学家Sune Bergström博士。
▲Sune Bergström博士（图片来源：诺贝尔奖官网）
而我们今天的主人公帕博博士，有一个在当时不为人知的身份：Bergström博士的私生子。在父亲获得至高荣誉的同时，这个年轻人正在瑞典乌普萨拉大学的实验室中和木乃伊“死磕”。事实上，帕博在博士期间的研究方向是腺病毒，但帕博本人的兴趣却不在此处。他利用业余时间偷偷研究古埃及的木乃伊，试图从中提取出DNA样本——当然，这一切都是背着导师进行的。
对于自己的兴趣，帕博博士解释道：“其他人感兴趣的是DNA在活体中的作用，但我想知道的是，DNA能否告诉我们关于古代人类的信息。”
要从数千年前的木乃伊中提取DNA，在当时还没有成功的先例。1981年，帕博开始了“秘密”实验。在有机会对真正的木乃伊进行检测之前，他先买了一块动物肝脏，将其在50℃的实验室烤箱里放置几天，以模拟木乃伊的形成状态。气味很不美妙，但帕博成功从坚硬、干燥的肝脏中提取出了DNA。尽管DNA已经降解至只有几百个碱基对的长度，但足以让帕博相信对古代人类遗骸进行DNA检测的可行性。
随后，帕博从2400年前的古埃及木乃伊中，成功分离出DNA片段，这项成果也在1985年成为了《自然》的封面文章——作者只有帕博一人。
▲斯万特·帕博博士（图片来源：Frank Vinken/马克斯·普朗克研究所）
博士毕业后，帕博博士投奔加州大学伯克利分校的Allan Wilson教授做博士后研究，后者当时正在对已灭绝的动物物种进行DNA测序，而这些尝试的最终目标则是探索利用线粒体DNA研究现代人的起源。结束博士后生涯后，帕博博士开始了一项看似不可能的任务——同样是提取DNA，但是对象从数千年前的木乃伊变成了数万甚至数十万年前的尼安德特人。
自从人属在大约280万年前出现以来，一个个物种诞生又消失，幸存至今的只剩下现代智人。而尼安德特人则是一个与我们有着特殊关系的近亲物种。
1856年，一群工人在德国的一座采石场清理洞穴时，发现了一些包含头骨的骨骼。很快，科学家根据形态认为这是一种全新的古人类物种，并根据发现时所在的山谷将其命名为尼安德特人。
此后的100多年中，伴随着多种技术手段的飞跃，科学界对尼安德特人的历史有了基本的认识：它们在3万年前走向灭绝，而它们生活的足迹长期遍布欧洲与中东地区。不过，也有一些问题是当时的科学家无法破解的：当现代智人离开非洲、在欧亚大陆与尼安德特人共存时，这两个物种间发生了怎样的故事？
▲位于维也纳自然历史博物馆的尼安德特人重建模型（图片来源：Wolfgang Sauber/Wikimedia,CC BY-SA）
经过几年的努力，帕博博士终于得到了一块尼安德特人肱骨。利用这块最初的研究标本，帕博博士团队首次提取出尼安德特人的线粒体DNA，这项于1997年发表于《细胞》杂志的研究指出，尼安德特人在至少50万年前就与我们走上了不同的演化道路，因此我们体内应该不含有尼安德特人的遗传信息。当然，对帕博博士来说，这项工作只能说是一项预热：线粒体DNA保存的遗传信息非常有限，而绝大多数遗传信息都储存在细胞核中。因此，帕博博士的下一个目标就变成了尼安德特人的基因组序列。
前往马克斯·普朗克研究所任职后，在此后的十余年中，帕博博士团队开发了从古人类化石中提取DNA、进行测序的新方法，并且解决了现代材料DNA污染的问题。
2010年，里程碑式的成果终于到来。在一篇《科学》论文中，帕博博士等人发表了首个尼安德特人基因组序列，几乎包含了尼安德特人的所有基因组序列信息。这些信息来自对3名4万年前的尼安德特人骨骼的DNA重建，包含了400万个核苷酸。通过与现代人的对比，发现在非洲以外的现代人（尤其是欧洲人与亚洲人）体内，1%~4%的DNA信息来自尼安德特人。而发生交配的地点是在中东——这时现代人刚离开非洲不久，而不是人们此前猜想的欧洲。
这一结论推翻了当时人们对于这段历史的猜想。人们知道的是，当智人走出非洲、与欧亚大陆的尼安德特人相遇，前者在生存竞争中获胜。但帕博博士的发现告诉我们，这两个物种之间不仅有生死竞争，还发生了频繁的杂交，这使得我们的体内至今仍保留着近亲物种的DNA。
这一结论在2014年得到了确认：通过对发掘于阿尔泰山一座洞穴的尼安德特女性遗骸进行研究，研究团队首次对尼安德特人实现了完整的DNA测序。通过来自同一座洞穴的样本，帕博博士又发现了另一种全新的人类近亲物种：丹尼索瓦人。值得一提的是，这也是首个通过化石DNA分析而确认的新物种。此后，丹尼索瓦人也加入了现代人与近亲交配的探讨。现在我们知道，我们体内还含有部分来自丹尼索瓦人的DNA。
▲帕博博士的工作帮助我们理解一个关键问题：人类从何而来（图片来源：参考资料[1]）
在帕博博士开创了全新的古基因组学领域后，我们得以对智人演化的历程，以及现代人的特征形成更深入的理解。一个很自然的问题是：来自尼安德特人的基因，对我们产生了怎样的影响？这个问题近些年来也逐渐得到了研究。
例如，尼安德特人传递的基因突变可能使人们更易患上2型糖尿病和克罗恩病。此外，我们的大脑与认知功能同样受到近亲的影响：今年的一项研究指出，相比于尼安德特人，现代人的大脑产生了更多神经元、有着更强大的认知能力，仅仅是因为一个关键蛋白上一个氨基酸的改变。（更多阅读：《科学》：拥有更强的大脑，我们的祖先靠一个氨基酸的改变就赢了）2020年帕博博士的研究还指出，一些人感染新冠病毒后患重症的风险更高，是因为一些来自尼安德特人的DNA片段。
从当初在实验室偷偷研究木乃伊的年轻人，到开创了全新领域的学者，帕博博士彻底改写了我们对人类历史的认识，也为人们理解关于自身的演化问题提供了重要工具。相信不久之后，关于现代人、尼安德特人与丹尼索瓦人的故事，还将有更多爆炸性的研究发现。人类究竟如何而来？对于这个终极问题，帕博博士与其他学者正在逐渐逼近答案。(原创 学术经纬)
