北京時(shí)間2022年10月3日，一年一度的諾貝爾獎(jiǎng)以生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)率先拉開帷幕，今年的獲獎(jiǎng)?wù)呤莵碜匀鸬渖飳W(xué)家斯萬特·帕博（Svante P??bo），表彰其發(fā)現(xiàn)已滅絕人種的基因組和人類進(jìn)化領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。
我們從哪里來，這是一個(gè)亙古的哲學(xué)話題。
無論是東方神話的女媧造人，還是西方傳說的上帝造人，都在努力解釋這個(gè)源頭問題。
不過隨著大量的化石出土，尤其是達(dá)爾文的巨著《物種起源》，經(jīng)過近百年的研究和普及，我們基本上確信了人類是進(jìn)化而來的。
而這時(shí)候，一個(gè)重要的問題出現(xiàn)了：全世界的人類是在各地分別進(jìn)化出來的呢？還是從某個(gè)地方進(jìn)化出現(xiàn)最后走向了全球呢？
（人類起源，圖源維基）
這個(gè)問題困擾了人類許多年。大部分人起初的想法是，大家是在各地分別進(jìn)化出來的。當(dāng)我們看到元謀人、北京人頭蓋骨等化石時(shí)，大概率會(huì)覺得我們是一脈相承到今天。對(duì)于其他地區(qū)的人來說也是如此，歐洲人也不例外。而我們今天的故事，就從這個(gè)特殊的“歐洲人”來聊起。
一、一位特殊的“歐洲人”-尼安德特人
1856年，在德國杜塞爾多夫市以東12公里的尼安德谷一個(gè)采石場中，工人們挖掘出一具人形頭蓋骨和一些其他骨頭，在工人們的驚慌中，考古學(xué)家們來到了，他們經(jīng)過謹(jǐn)慎的判斷，發(fā)現(xiàn)這種人和我們現(xiàn)代人類有著明顯的差異，應(yīng)該不屬于我們現(xiàn)代人類，于是就將其命名為尼安德特人。
（尼安德特人遺骸，圖源維基）
從解剖結(jié)構(gòu)上來看，尼安德特人和我們存在明顯差異，比如他們的四肢更加粗壯，看起來似乎比我們智人（也就是我們現(xiàn)代人所屬的物種）更加強(qiáng)壯，甚至腦容量好像也比我們大。
（現(xiàn)代人和尼安德特人顱骨差異，圖源維基）
隨后，人們也在歐洲越來越多的地方發(fā)掘出尼安德特人的遺骸，甚至在中東地區(qū)都發(fā)掘出了尼安德特人遺骸。
不過，對(duì)尼安德特人的定位卻出現(xiàn)了爭議，有的人認(rèn)為這是一個(gè)已經(jīng)滅絕的古人類物種，和我們現(xiàn)代人沒啥關(guān)系。有的人卻認(rèn)為，這是一個(gè)和我們現(xiàn)代人同屬于一個(gè)亞種的存在，甚至還有人覺得可能他們就是現(xiàn)代人的直系祖先，這一理論在上世紀(jì)甚囂塵上，以至于一度出現(xiàn)了人類“歐洲起源論”。
而這一爭議持續(xù)了很多年，畢竟基于遺骸的結(jié)構(gòu)分析，得到的信息還是非常有限的，而帕博的研究成功破解了這一難題。
二、給尼安德特人做個(gè)DNA檢測
今天的我們，對(duì)于基因檢測，或者說DNA檢測十分熟悉的。
無論是親子鑒定，還是孕期基因檢測，甚至各種走向市場的基因檢測，都讓人們非常熟悉。
既然如此，那能不能給尼安德特人做個(gè)基因檢測呢？帕博完成了這項(xiàng)檢測。
不過，給尼安德特人做基因檢測并不容易，因?yàn)橐龌驒z測的話，有一個(gè)非常重要的前提是：拿到尼安德特人的DNA。
DNA是人體細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)，也是決定我們性狀的基本存在，但是，對(duì)科學(xué)研究來說，DNA有個(gè)大bug，就是容易降解。
（DNA結(jié)構(gòu)，圖源維基）
隨著時(shí)間的流逝，DNA會(huì)逐步斷裂，碎片化，直到我們徹底無法區(qū)分。這也是為什么我們說，電影《侏羅紀(jì)公園》里那些通過DNA復(fù)活恐龍的情節(jié)，只能是科幻。因?yàn)榻?jīng)歷幾千萬年，DNA已經(jīng)徹底碎掉，無論是保存在琥珀還是冰川中，都無法避免這個(gè)過程。
尼安德特人也存在這個(gè)問題，我們挖掘出的尼安德特人的遺骸，都已經(jīng)4萬多年了，DNA基本上已經(jīng)碎得很嚴(yán)重了。
而帕博很幸運(yùn)，他在德國馬普所工作的時(shí)候，接觸到了尼安德特人的遺骸，這里的遺骸竟然還有一些DNA！
當(dāng)然，由于長期埋藏，DNA本身已經(jīng)和很多細(xì)菌、真菌之類的混在一起了。于是帕博就開始專心研究如何從這些混合物中分離出尼安德特人的DNA。
最終，他成功的從尼安德特人中分離出來了線粒體DNA（mtDNA）【1】，這可是一個(gè)重要而且特殊的東西。
（線粒體DNA，圖源維基）
**為什么說線粒體DNA特殊呢？**因?yàn)榫€粒體是一段獨(dú)立于細(xì)胞核DNA的存在。
我們經(jīng)常說，人體有23對(duì)染色體，其實(shí)就是指的“核DNA”，但是核DNA有個(gè)問題，就是在繁殖過程中會(huì)發(fā)生基因重組，從而導(dǎo)致我們難以區(qū)分一段“核DNA”到底怎么來的（Y染色體例外）。而線粒體DNA是不參與重組的，它基本上從母親直接遺傳到后代，因此維持著非常高的穩(wěn)定性，可以用于做遺傳上的追溯。
所以，帕博這一發(fā)現(xiàn)，成功的打開了一個(gè)新世界的大門：古人類DNA研究。
而通過帕博的研究，我們第一次用現(xiàn)代科學(xué)的辦法證實(shí)，尼安德特人，的確不是我們的直系祖先，而是一個(gè)現(xiàn)代人已經(jīng)滅絕的親戚。
三、不僅是親戚，也許還是部分祖先
通過線粒體DNA研究，帕博證實(shí)了尼安德特人是一個(gè)已滅絕的親戚，不過，他的研究不止于此。
畢竟人類線粒體太短了，才一萬六千bp（堿基對(duì)）左右，而我們?nèi)祟惖幕蚪M可是三十億bp（堿基對(duì)）那么長，含有更多的信息。
于是，帕博雄心勃勃地開啟了一個(gè)宏達(dá)的計(jì)劃：尼安德特人基因組計(jì)劃。也就是要把尼安德特人整個(gè)基因組全部檢測出來。
（尼安德特基因組，圖源Science）
經(jīng)過多年的努力，最終在2010年，帕博發(fā)表了首個(gè)尼安德特人基因組序列，這也是科學(xué)界發(fā)表的首個(gè)古人類基因組。而這一發(fā)現(xiàn)，為我們揭開了一個(gè)石破天驚的內(nèi)容：尼安德特人竟然對(duì)我們有基因貢獻(xiàn)！
一方面，尼安德特人和現(xiàn)代人最近的共同祖先大概是80萬年前，足夠古老了。
但是另一方面，我們非洲之外的現(xiàn)代人類的基因組里竟然依然有尼安德特人的成分，這個(gè)成分比例大概是1-4%，這意味著，當(dāng)年，尼安德特人是和我們現(xiàn)代人的祖先有過基因交流的。
不過，這些成分似乎并不怎么正面……研究發(fā)現(xiàn)，這些基因成分多少對(duì)我們現(xiàn)代人的一些疾病有“貢獻(xiàn)”，比如糖尿病，血栓，抑郁等。
（尼安德特人對(duì)現(xiàn)代人疾病的“貢獻(xiàn)”，圖源【3】）
四、為現(xiàn)代人基因做出貢獻(xiàn)的，不止尼安德特人
其實(shí)，帕博的研究不只是起源于歐洲的尼安德特人。
在俄羅斯、中國和蒙古交界的阿爾泰山丹尼索瓦洞穴就發(fā)現(xiàn)了另外一種古人類，而研究發(fā)現(xiàn)，這個(gè)古人類同樣也是一個(gè)已經(jīng)滅絕的人種，一般被稱為“丹尼索瓦人”?！暗つ崴魍呷恕蓖瑯訉?duì)現(xiàn)代人類的基因有貢獻(xiàn)，比如東亞人、東南亞人、美洲和澳洲土著的身上，都還保留著丹尼索瓦人的基因貢獻(xiàn)【4】。
這意味著，曾經(jīng)的現(xiàn)代人類“非洲起源學(xué)說”，并不是那么純粹，至少當(dāng)現(xiàn)代人祖先從非洲走出來的時(shí)候，一路上遇到了生活在當(dāng)?shù)氐墓湃祟?，并與之產(chǎn)生了基因交流，最終才形成了今天全世界的人類。
（古人類基因交流，圖源【5】）
當(dāng)然，這些各地古人類對(duì)于現(xiàn)代人只是有部分基因貢獻(xiàn)，但是不是主流。
而如今，帕博的得意門生—付巧妹（中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員），正在領(lǐng)導(dǎo)我國的古人類研究。也許有一天，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，曾經(jīng)生活在中華大地的古人類，同樣也把基因留在了我們的血脈中。
參考文獻(xiàn)：
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：科普中國
作者：李雷
監(jiān)制：中國科普博覽
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