董凌月 王宇童

(首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院細胞生物學(xué)系，北京 100069)

北京時間2022年10月3日，萬眾矚目的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎在瑞典卡羅琳斯卡醫(yī)學(xué)院揭曉，獲獎?wù)呤侨鸬溥M化遺傳學(xué)家斯萬特·佩博(Svante P??bo)。由于他在“關(guān)于已滅絕古人類基因組和人類進化方面的發(fā)現(xiàn)”中做出的杰出貢獻，脫穎而出，獲得該獎。這也是百余年來諾貝爾獎首次授予專門從事進化研究的生物學(xué)家。

1 獲獎?wù)吆喗?/h2>

斯萬特·佩博(圖1)，瑞典進化遺傳學(xué)家，德國馬克斯·普朗克進化人類學(xué)研究所教授。1955年4月20日，他出生于瑞典首都斯德哥爾摩，他的母親是從愛沙尼亞流亡到瑞典的化學(xué)家凱琳·佩博(Karin P??bo)。他的父親是瑞典生物化學(xué)家蘇恩·伯格斯特龍(Sune Bergstr?m)，因發(fā)現(xiàn)前列腺素與另兩位科學(xué)家分享了1982年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。由于是非婚生子女，佩博從小跟隨母親長大。1975年，佩博進入了瑞典的烏普薩拉大學(xué)(Uppsala University)人文學(xué)院，學(xué)習科學(xué)史、埃及考古學(xué)等課程。隨著興趣的改變，兩年后他轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)，并于1986年在該校獲得了分子遺傳學(xué)的博士學(xué)位。此后他先后在瑞士蘇黎世大學(xué)的分子生物學(xué)研究所和加州大學(xué)伯克利分校從事博士后研究。1990年，他成為德國慕尼黑大學(xué)動物學(xué)研究所的教授，開始了獨立科學(xué)研究的生涯。1999年，佩博在德國萊比錫創(chuàng)建了馬克斯·普朗克進化人類學(xué)研究所。2000年，他成為了瑞典皇家科學(xué)院院士。在獲得此次諾貝爾獎之前，佩博已榮獲2005年度Louis-Jeantet 醫(yī)學(xué)獎、2008年度美國學(xué)術(shù)成就學(xué)會金盤獎、2010年度歐洲生物化學(xué)協(xié)會聯(lián)合會Bücher獎?wù)隆?013年度格魯伯獎、2017年度丹·大衛(wèi)獎等多項科學(xué)大獎。

圖1 斯萬特·佩博[1]

2 主要科學(xué)貢獻

人類從哪里來？又是如何進化的？這些始終是科學(xué)界和社會公眾關(guān)注的問題。關(guān)于人類的起源和進化，人們通過研究不斷提出種種猜想和解釋，試圖還原這一歷史進程。20世紀90年代，佩博的團隊從1856年在德國發(fā)現(xiàn)的尼安德特人(Neandertal)化石標本中成功提取了線粒體DNA，利用聚合酶鏈式反應(yīng)(polymerase chain reaction，PCR)擴增后測序，并與現(xiàn)代人類的線粒體DNA序列進行了比較[2]。他們于2002年發(fā)現(xiàn)了第一個和人類語言進化相關(guān)的基因——FOXP2，該基因的缺失和突變可能會引起人類語言功能障礙[3]。2010年，佩博和他的同事[4]報道了他們從西伯利亞南部阿爾泰山丹尼索瓦洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)的古人類指骨中提取的DNA分析結(jié)果，就此發(fā)現(xiàn)了一種新的古人類物種——丹尼索瓦人(Denisova hominin)。同年，他們發(fā)表了尼安德特人的完整基因組序列[5]。佩博和他的團隊從中得出結(jié)論，在進化的歷史中位于歐亞區(qū)域的人類祖先曾經(jīng)與尼安德特人進行過雜交，很快這一理論就得到了學(xué)術(shù)界的廣泛支持[6]。

3 科學(xué)意義

是什么使我們成為獨一無二的人類？為了更好地回答這類問題，以佩博為代表的科學(xué)家開創(chuàng)了古基因組學(xué)，該學(xué)科利用遺傳學(xué)的方法研究古生物，為上述問題提供了一些答案。同時這些古基因組學(xué)技術(shù)不僅可以用于研究人類，還可以拓展到其他已經(jīng)滅絕的生物，包括古動物和古植物等。這些技術(shù)在古生物學(xué)研究中的應(yīng)用，可以探究古代動植物的物種多樣性，還原史前的自然和生物環(huán)境。

在人類的進化中，我們與一些史前的古人類有何種關(guān)系？我們和他們又有哪些不同？古生物學(xué)和考古學(xué)的研究[7]結(jié)果提示，智人(Homo sapiens)最早起源于30萬年前的非洲。而智人的近親尼安德特人在40萬年前遷出非洲來到歐洲和西亞，并在3萬年前滅絕。7萬年前，一群智人離開非洲來到中東，進而從中東散布到世界各地。智人和尼安德特人在歐亞大陸共存了幾萬年，這段時間二者之間究竟存在何種關(guān)系？為解答這一問題，佩博和他的同事克服了古人類DNA經(jīng)過幾萬年的變化會被污染、發(fā)生化學(xué)修飾和斷裂成碎片等困難，創(chuàng)造出一套能夠成功從4萬年前尼安德特人的骨骼中提取線粒體DNA并進行擴增和測序的方法，這套方法的創(chuàng)立為古基因組學(xué)奠定了基礎(chǔ)。他們的檢測結(jié)果提示，我們的祖先曾經(jīng)分別和尼安德特人以及丹尼索瓦人進行雜交，今天我們的基因組中，仍有大約1%～4%來自尼安德特人(圖2)。這一發(fā)現(xiàn)對人類進化史的研究產(chǎn)生了深刻的影響，為人類進化的研究提供了新的方法和思路，加速了人類進化和遷移研究的進程。而通過現(xiàn)代人類和古人類基因組的比較，也將有助于理解究竟是哪些因素使人類與眾不同。

圖2 現(xiàn)代人與尼安德特人和丹尼索瓦人的關(guān)系[1]

古基因組學(xué)的研究還可以幫助我們找到遠古祖先遺傳下來的多種疾病的風險因子，這不僅能夠加深對疾病的理解，還可能為過敏、自身免疫性疾病、糖尿病等常見疾病提供治療的新靶點。例如，佩博團隊發(fā)現(xiàn)在人類第3號染色體存在增加新型冠狀病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)重癥風險的尼安德特人基因[8]；而在第12號染色體上，來自尼安德特人的基因組片段卻可以降低COVID-19重癥風險[9]。這一領(lǐng)域的研究可能為更多疾病的治療開辟了全新的途徑。

作為古基因組學(xué)的開創(chuàng)者，佩博30余年來在這一領(lǐng)域長期耕耘，不斷創(chuàng)新，使人類進化遺傳學(xué)這個在生物學(xué)中相對比較“冷門”的研究領(lǐng)域取得了顯著的進展。佩博的獲獎也將引起公眾對于進化遺傳學(xué)的重視，激勵更多年輕人投身于這一領(lǐng)域的科學(xué)研究中，去揭示人類起源的秘密，更深入地了解人類究竟從何而來。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明董凌月：撰寫論文；王宇童：總體把關(guān)，審定論文。