人类dna破译进度，人类dna重大突破

来源：头条浏览：0 2022-12-12 14:03:01

斯旺特帕博的获奖出乎意料。因为这和诺奖的传统非常不同。

10月3日，2022年诺贝尔生理学或医学奖颁发给瑞典科学家斯旺特帕博( Svante Pbo )，以表彰发现灭绝种族的基因组和人类进化(详见澎湃科技报道)。澎湃科技联系众多中国科学家，解读帕沃学术成就及其对科学界的影响与启示。

人类dna破译进度，人类dna重大突破

天鹅爸爸( Svante Pbo )。图片来源：诺奖委员会官方网站

澎湃科技：大家都以为斯旺特帕博获奖的是《爆冷》，意外吗？

李辉(复旦大学人类遗传学与人类学系教授)斯万特帕博是我们行业的国际领导者，我的很多学生都在他的团队工作过。他的获奖原因与以往的获奖者不同，以往的诺贝尔生理学或医学获奖者的研究是技术性的，能够找到青蒿素，解决疟疾流行的问题，治疗疟疾等应用问题。今年获奖者的理由是“表彰他关于灭绝的古人类基因组和人类进化的发现”，这是基础性的科学问题，什么是古人类。在人类进化领域，很少因为这个理由获得诺奖。

他的研究解决了古代人类基因组的测序问题，通过改进测序方法，检测到了原本检测不到的、非常少的、残留的DNA。这绝对是一份漂亮的工作，对人类关于进化的认知非常重要，但这方面的获奖非常出乎意料。因为这和诺奖的传统非常不同。

倪喜军(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员) :坦率地说，我觉得有点意外，当然是惊讶。因为通常这样的工作很少在诺奖获奖。我以前读过他的自传，当时考虑过他会不会获得诺奖，我考虑的主要是技术上的突破，这次获奖的理由要说对古代人类学的重大影响，对我们从事古代人类学研究的人来说也是令人高兴的。

胡益洲(瑞典卡罗琳斯卡医学院研究员)诺贝尔医学奖由医学诺奖评审委员会评估推荐，最终由医学诺奖选举团选举产生。审查委员会和选举团的所有成员由瑞典卡罗琳斯卡医学院的教授组成。其中选举团由卡罗琳斯卡医学院的50位教授组成，每年召开5次会议，讨论诺奖候选人提名、医学诺奖审查委员会的人员构成和审查报告，并于10月第一个星期一投票决定诺奖获奖者。

选举团成员的职位是长期的，只有在一个席位出现空缺时，选举团才会重新选举新成员。从今年开始，专注于测序技术开发和大数据算法的系统医学教授正式进入医学诺奖评审委员会，也为相关领域候选人的评审提供了更多的专业建议和参考。

今年的医学诺奖不再是传统的神经、免疫等热门领域，而是集中于DNA测序和古人类研究。核心是从基因组解读古代人类到现代人类的生命传承。

DNA位于细胞内的两个不同区域。核DNA中含有大部分遗传信息，但小得多的线粒体基因组以数千个拷贝存在。死亡后，DNA随着时间的推移退化，最终只剩下少量。会被细菌和来自现代人类的DNA污染。图片来源：诺奖委员会官方网站

澎湃科技：如何评价斯旺特帕博的划时代贡献？

王传超(厦门大学社会与人类学院人类学与民族学系教授) :帕博自20世纪80年代开始古DNA研究以来，一直为探索古DNA实验技术和建立古DNA研究标准而努力。受欢迎的冷门，也为生物学的其他学科奠定了基础，为研究者提供了为什么可能。特别是他用古DNA解析了已经灭绝的尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组，为研究人类进化提供了参考，回答了我们人类为什么能成为人类，有何特别之处。

胡益洲：目前，帕博团队的技术已经能够检测出43万年前的古人类DNA，完成了以前认为几乎不可能的任务；他发现了新的古人类群落。有一天，这里有地利因素，古人类骨骼的DNA几乎完全保留下来，正好是迄今为止未知的人类群落。他创立了全新的科学学科——古基因组学，建立了目前最完整的古人类基因组数据库，为后续研究奠定了极其重要的基础。

李辉：我们有着终极三联问的烦恼。我们是谁？我们从哪里来，我们去哪里？帕沃的工作实际上解决了我们过去不明白的“人从哪里来”的问题。 “我们是谁”关系到我们离谁最近，所以我们需要寻找我们的兄弟姐妹在哪里，什么时候灭绝，什么时候和我们分手。过去挖化石，只能推测他们和我们不相似，但有无关系之间实际上有区别。一旦建立了基因组，彼此之间有无关系就清楚了。

倪喜军：从化石中成熟提取基因，制作基因组是一个重大突破。能在化石中开展基因测序，实际上是将现代基因组学的工作拓展到了一个维度，也为古人类学的研究拓展了一个维度。尽管古DNA研究能够涵盖的时间还非常短，只有40万年前左右，但还是增进了很多新的认识。

他的工作首先证实了在人类进化过程中存在着不同的物种。例如尼安德特人和丹尼索瓦人是独立物种，其次在基因和遗传学水平上发现不同物种之间存在杂交现象；第三，尼安德特人的灭绝也暗示着人类物种也是自然的一部分，是否生存，进化规律和其他生物一样。

帕博的发现提供了智人从非洲向世界其他地方移动时世界人口分布的重要信息。尼安德特人住在欧亚大陆西部，丹尼索瓦人住在东部。智人遍布整个大陆的时候，发生了种族的结合，在我们的DNA上留下了带有“印记”的痕迹。图片来源：诺奖委员会官方网站

澎湃科技：具体来说，爸爸有哪些标志性的工作成果？

王传超( 2010年，由帕沃领导的研究小组对灭绝的尼安德特人( Neanderthal )的全部DNA测序分析显示，非洲现代人中没有尼安德特人的任何遗传成分，但非洲以外的现代人中没有尼安德特人此后，4万年前居住在北亚的丹尼索瓦人( Denisovan )的全基因组分析也取得了成功，人类起源模型被修正为“晚近非洲起源附带杂交”。

胡益洲：帕博团队于1990年对4万年前古人类骨骼中的一部分DNA进行了测序，并于2010年初步完成了对尼安德特人的DNA测序。此外，帕博团队于2008年从西伯利亚南部古人类指骨中提取完整DNA并进行测序，发现了与现代智人、尼安德特人不同的人类种群。研究表明，东南亚和太平洋西南部的人们有6%的丹尼索瓦人的DNA。

澎湃科技：尼安德特人和丹尼索瓦人留给现代人类的基因，给了我们什么启示？

胡益洲：尼安德特人是现代人类的近亲，但已经灭绝。他们和现代人类的祖先在同一个亚洲大陆共存了数万年。帕沃的DNA测序和重构显示了现代人类和尼安德特人的基因融合。这种远古的基因融合对我们现代人类具有重要的生理意义，比如这些基因可以影响我们免疫系统对感染的反应。

帕博团队完成了对已灭绝人类种群的额外基因组序列分析，分析显示，太古时期，尼安德特人居住在欧亚大陆西部，丹尼索瓦人居住在东部。当现代人类的祖先智人开始向整个欧亚大陆移动时，各种人类种群之间的杂交自然发生，在现代人的DNA上留下了痕迹。这些古人类的DNA痕迹，延续着古人类的生理功能，保护着我们现代人的健康和生命。这些发现确立了科学界广泛利用的独特资源，使我们更好地了解人类的进化和迁移。

倪喜军(尼安德特人遗传残留在现代人类的基因大多与有害的突变有关，这也反映了种间杂交的特征。但是，也有有益的基因，例如丹尼索瓦人的少量DNA，有可能现代人能够适应高地的生活。

李辉：根据对过去的追溯，可以知道人类是以怎样的速度进化的。实际上，这在我们认识未来方面也起着非常重要的作用。进化的步伐无法阻止。只是以缓慢的、我们感觉不到的速度在变化。那么，我们的未来会变成什么样呢？不同的环境对我们人类的身体和基因有什么影响呢？比如瘟疫对我们的基因有什么影响？世界范围内人类的流动对我们的未来有何影响？这些问题可以根据我们对过去进化的认识，做出相对正确或更正确的判断。

左图(帕博从灭绝的人类骨骼标本中提取DNA。他首先从德国的尼安德特人那里得到了骨头碎片。这个地方以尼安德特人的名字命名。之后，我用了来自西伯利亚南部丹尼索瓦洞穴的指骨。丹尼索瓦人就是在这个地方命名的。 (右图)系统树显示了智人和已灭绝人类的进化关系，也说明了帕博发现的基因的流向。图片来源：诺奖委员会官方网站

澎湃科技：在古代DNA研究中，帕博尔克克服了哪些难点？

王传超(古DNA )是指古代生物遗体和遗迹中残留的DNA片段，包括古代人类的DNA、古代动植物和微生物的DNA等。对古人的DNA研究多受DNA降解严重、微生物DNA含量高和现代人DNA污染等因素的影响，能否从古代人类遗骸中获得内源性的古DNA并进行深入研究分析，一直以来都是古DNA研究领域面临的实际困难和挑战

李辉(应该叫化石，或者亚化石。那是因为没有完全变成矿物，只是部分变成了矿物。里面有有机物，随着时间的推移，里面的DNA会不断分解。拿到1万年、2万年、3万年的骨头时，传统的检测手段找不到其中的DNA，需要特殊的检测手段。帕博的方法是用探针从矿物、土壤、细菌的基因组等乱七八糟的杂质中捕捉古代人种的基因组。就像扔出钩子放进去一样，钩子会自动吸附它，然后伸出钩子。

我们以前没办法，只好像翻垃圾堆一样拼命翻，看运气。困难就像在上海生产的垃圾堆里找戒指一样。我以前博学的时候，从良渚文化的古人中一个个地去检查，花了好几年才完成了几个部位的检查。按照他现在的方法，很多事情一两天就结束了，而且是全基因，不像我们当时那样，挖掘的不仅仅是基因片段。

帕博的开创性工作为解释什么使我们成为独特的人提供了基础。图片来源：诺奖委员会官方网站

澎湃科技：中国境内有尼安德特人的发现吗？

倪喜军：目前，中国境内还没有发现大家公认的尼安德特人。马堤人和许昌人有尼安德特人的特征，但遗憾的是两块化石都没有提取古DNA数据。和欧亚大陆和美国人一样，中国人也含有少量尼安德特人的遗传片段，但不清楚这是当地杂交的结果，还是大约6万年后现代人最后离开非洲后与尼安德特人杂交的结果。

澎湃科技：中国古人类学研究的未来会有什么样的发展？

王传超：随着分子克隆、PCR、第二代测序技术、引物延伸捕获和液相杂交捕获等扩增和测序技术的出现，古DNA研究已成为一个用途广泛、极具发展前景的领域。通过古DNA研究，结合考古学、历史学、语言学和古生物学等，可以分析古生物谱系、分子进化理论、人类起源与迁徙、疾病与健康状况、食物来源与种类、动植物饲养与驯养过程等。

倪喜军：古DNA技术广泛应用于世界各地，我国也有很多实验室进行了古DNA研究，包括中科院付巧妹队、厦门大学王传超队、复旦大学文少卿队等，他们不断生产新的研究数据。应用于国内考古研究，产生许多有益成果，包括认识不同历史时期人群扩散与交流的途径和途径，结合形态学和基因组水平的进化，研究潜在的医学应用。

我们的团队正在进一步分析新发现的龙人头骨，并扩大现有的数据矩阵。将现有的DNA数据与化石年代学和形态学数据相结合，综合分析，建立更加完善的系统，研究在人类进化过程中存在多少支系，其中有多少灭绝，它们各自是如何扩散的。

澎湃科技：帕博的研究生涯对中国科学界有哪些启示？

倪喜军( pabo ) 20多年来的工作，并不是直接看到了技术转化应用的可能性，而是非常典型的由兴趣驱动。帕博最初在艾伦威尔逊( Allan Wilson )的实验室做研究。他也是古DNA领域的先驱，最初没有很大的影响。很多技术的发展和发现都是基于前期看起来没什么用的工作得出的。

德国马普所能为帕博建立实验室，提供了非常好的支持，这也是他成功的关键之一。他还说，许多古人类学家提供了材料，做了“破坏性”的工作，打孔提取样品。

我真的希望年轻人能有足够的这样的运气，得到稳定的支持做他喜欢的事，而不用担心其他很多事情。中国不缺优秀的科学家。需要优秀科学家生长的土壤。减少一点行政干预，不要那么着急追究生产。这对科研管理者是个启发。

2022年诺贝尔生理学或医学奖获得者、瑞典科学家斯万特帕博( Svante Pbo )，进化遗传学专家、古遗传学领域奠基人之一，德国莱比锡马克斯普朗克科学促进协会(马普所)进化人类学研究所所长。