头条揭密》捞过界的生医诺奖得主 帕博独创跨领域考古遗传学派

帕博从遗传学的角度与研究方式来研究考古人类学,这种跨学科思维与不懈的努力让他获得诺贝尔奖 。(图/美联社)

瑞典的遗传生物学家斯万特.帕博(Svante Paabo)获颁2022年诺贝尔生物医学奖,奖励他在已灭绝人种的基因研究上对人类遗传学领域的贡献,他不只建立了一个独特的考古遗传学派。同时也为其他古生物研究学界提供一整套全新的思路与研究方法。

帕博进入医学院并非想从事医疗或是研究医学,他最初是想学考古,但是他认为考古的学程太过缓慢,最后决定先进医学院,并研究免疫学。在学期间他运用医学院学来的理论跨入考古领域,研究木乃伊的DNA,最后还复制成功,研究成果也发表在知名科学杂志《自然》(Nature)上。他的研究成果后也被广泛用于研究猛犸象、陆栖树懒、洞熊和恐鸟等绝种动物遗传学上。

诺贝尔奖委员会称帕博在已灭绝的人类基因组和人类进化方面的发现,完成了一件几乎是不可能完成的成就,亦即对尼安德塔人的基因组进行测序。(图/路透)

而对于医学上的研究成果,最知名的是他对尼安德塔人的研究,这次诺贝尔生物医学奖公布的得奖理由中指出,他在已灭绝的人类基因组和人类进化方面的发现,完成了一件几乎是不可能完成的成就,亦即对尼安德塔人的基因组进行测序,并以此证明了尼安德塔人是当今人类已灭绝的近亲。

尼安德塔人的想像图。(图/自然科学博物馆)

过去考古人类学的研究一直有一个重要的命题:全球的人类是在各地分别进化出来?还是某地进化后外移到全球各地?而一直到今天为止,1856年在德国发现的尼安德塔人骸骨就有两派不同的学说:一派认为尼安德塔人是已灭绝的古代人类,另一派则认为他是我们现代人同属于某个亚种,或是现代人的直系祖先。此一争议持续多年,直到帕博进行尼安德塔人基因测序计划完成后才获得解答。他从测序的结果证明尼安德塔人有亲属关系,2个物种之间有1%~4%的共同基因,他们之间的基因交流可能发生在第一批现代人类离开非洲并遇到可能在近东一带尼安德塔人之后才发生的。推测大约在80万年前彼此有共同的祖先,并大约在55万年前分道扬镳。

帕博头脑结构不同于常人,跟他一起工作的同事也一样。在得知他获得诺贝尔奖后,同事们把他擡起来丢进池塘里,他开心且湿淋淋地从池塘中爬了出来。(图/美联社)

帕博的研究困难在于尼安德塔人的基因样本因为过于古老,早已成为破碎状态,很难为这些破碎的DNA进行测序。后来他另辟蹊径,不从细胞核找DNA而是从 较稳定、但长度只有约2万分之一的粒线体DNA着手,并为此建立一个庞大的尼安德塔人基因测序计划。经过多年的努力,最后在2010年发表了首个尼安德塔人基因序列,这也是科学界首次发表的古人类基因组,并证明了尼安德塔人与人类的亲属关系。

细胞核DNA在繁殖过程中会发生基因重组,除了Y染色体之外,较难区分某段细胞核DNA来自哪一方。但粒线体DNA不参与重组,基本上从母亲直接遗传到后代,因此有很高的稳定性。(图/Wikipedia)

帕博的研究成果不只证明了现代人与尼安德塔人之间的关系,他的研究方法也在另一种名为丹尼索瓦人(Denisovan)的基因研究上获得成果。丹尼索瓦人是俄罗斯、中国和蒙古交界的阿尔泰山洞穴中发现另外一种古人类,他的基因与现代的东亚人、东南亚人、美洲与澳洲土着的基因也有约5%的共同之处,这证明了现代人类的「非洲起源说」并非那么单纯,而是在时间长河中持续地与不同的古人类产生基因交流而形成今遍布全世界的现代人物种。

帕博进入医学院并非想从事医疗或是研究医学,他最初是想学考古,但是他认为考古的学程太过缓慢,才决定先进医学院研究免疫学,再把它用在考古人类学上。(图/美联社)

帕博的研究还发现,数十万年来人类一些已经灭绝的亲戚留下的古老基因,仍然对现代人类的生理造成影响。例如丹尼索瓦人的部份基因在藏族人中很常见,它让藏人具有在高海拔地区生存的特殊优势。而某些尼安德塔人的基因,至今也还在影响现代人对病毒与细菌感染的免疫反应。

帕博的研究充满了学术上跨领域研究所形成的新思维,不仅是研究的范围,也包括研究的方法。(图/美联社)

帕博的研究充满了学术上跨领域研究所形成的新思维,不仅是研究的范围,也包括研究的方法。从遗传学方法来研究考古人类学,从考古人类学再跨向免疫学与灭绝生物学,这种跨学科的研究方式不仅使得单一学科研究减少了枯燥氛围,也为大量学科开了许多扇用不同思维方式进行研究的窗口。他在尼安德塔人基因研究的方法上,可以说已正式结合了考古人类学与遗传学,成为一个新的学门,这种研究途径将来势必会对生物、医学、考古、遗传等多种学科造成长远的影响,也会成为其他非生物医学领域研究模仿的典范。