對(duì)話諾獎(jiǎng)得主佩博：為什么要嘗試一些瘋狂的事情？
采寫(xiě)丨趙維杰（NSR編輯部）
中文版審校丨付巧妹（中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所）
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馬克斯·普朗克進(jìn)化人類學(xué)研究所所長(zhǎng)斯萬(wàn)特·佩博（Svante P??bo）教授因其在古人類基因組和人類進(jìn)化方面的發(fā)現(xiàn)，于2022年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。他在尼安德特人和丹尼索瓦人的古基因組和相關(guān)研究做出了開(kāi)創(chuàng)性的工作，為理解這些遠(yuǎn)古人類與現(xiàn)代人類的關(guān)系、理解人類起源做出了卓越貢獻(xiàn)。
近期，《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review, NSR）對(duì)P??bo教授進(jìn)行了一次采訪，以了解他追蹤古代人類基因組、從DNA證據(jù)重建人類進(jìn)化和遷徙歷史方面的有趣工作。P??bo教授還對(duì)古基因組研究領(lǐng)域進(jìn)行了評(píng)述，并對(duì)年輕研究人員提出建議：跟隨興趣，并準(zhǔn)備嘗試一些瘋狂的事情。
重建人類進(jìn)化史
NSR：您對(duì)古DNA的研究是從木乃伊開(kāi)始的。您現(xiàn)在還對(duì)這種干燥的樣品感興趣嗎？
P??bo：現(xiàn)在我專注于研究已滅絕的人類（如丹尼索瓦人、尼安德特人）和早期現(xiàn)代人的DNA，所使用主要樣品是骨骼，以及考古遺址中的沉積物。其他一些研究人員還在研究埃及和其他地方的木乃伊遺骸。事實(shí)證明，從這些遺骸中提取DNA通常是非常困難的。我在20世紀(jì)80年代初提取的第一批木乃伊DNA，可以肯定是來(lái)自現(xiàn)代人的污染。
NSR：從骨骼/沉積物中提取DNA比從木乃伊中提取DNA更容易嗎？
P??bo：事實(shí)上，對(duì)于決定DNA長(zhǎng)期保存的因素，我們的了解非常有限。酸性條件是不利的，對(duì)礦物的吸附可能有助于DNA保存——但是還有我們不清楚的其他因素也起著重要作用。
NSR：您的團(tuán)隊(duì)有許多關(guān)于尼安德特人和丹尼索瓦人古基因組的重要發(fā)現(xiàn)。目前，我們對(duì)它們的基因組了解多少？未來(lái)的研究方向是什么？
P??bo：我們已經(jīng)獲得了一些高質(zhì)量的尼安德特人基因組，但還只有一個(gè)丹尼索瓦人基因組。我所說(shuō)的“高質(zhì)量”是指，對(duì)于基因組中能夠與來(lái)自古代骨骼的短DNA片段相匹配的所有部分，每個(gè)位點(diǎn)平均能被至少30個(gè)短片段覆蓋。這意味著我們可以確定一些細(xì)節(jié)，例如，一個(gè)個(gè)體只從父母一方遺傳了某個(gè)突變。而對(duì)于基因組中多次出現(xiàn)的序列，我們的了解要少得多，因?yàn)槲覀儫o(wú)法將短片段與它們進(jìn)行匹配。對(duì)于它們，我們只能得到某一重復(fù)序列存在多少拷貝的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
我們還有大量質(zhì)量較低的尼安德特人基因組。這意味著我們能夠重建他們歷史的主要框架。在未來(lái)，我們一定會(huì)獲得更多的基因組信息，并加深對(duì)這些人種的歷史的了解。很可能，我們會(huì)對(duì)它們的生物學(xué)特征有更多了解。例如，如果能更多地了解他們?cè)谏砩吓c現(xiàn)代人有何不同，那將是一件非常有趣的事情。
NSR：請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹一下人類進(jìn)化和遷徙的最新模型。
P??bo：現(xiàn)代人類在非洲進(jìn)化產(chǎn)生，并從那里遷徙到世界各地。在這個(gè)過(guò)程中，他們與存在于歐亞大陸的其他早期人類雜交，特別是歐亞大陸西部的尼安德特人和歐亞大陸東部的丹尼索瓦人。這些雜交的結(jié)果是，現(xiàn)在非洲以外的人的基因組中有1%或2%來(lái)自尼安德特人，而亞洲人還攜帶著丹尼索瓦人的基因。在我看來(lái)，這個(gè)通用模型已被當(dāng)今大多數(shù)研究人員所接受。
NSR：您如何看待“走出非洲假說(shuō)”和“多地區(qū)起源假說(shuō)”之間的爭(zhēng)論？
P??bo：滅絕古人類的基因組表明，嚴(yán)格的“走出非洲”模型是不正確的，因?yàn)楦缙谌祟悓?duì)今天人類的基因組有貢獻(xiàn)。然而嚴(yán)格的“多地區(qū)起源假說(shuō)”同樣也是不正確的，因?yàn)閺倪M(jìn)化的角度來(lái)看，當(dāng)今人類的絕大多數(shù)基因突變都是最近才從非洲產(chǎn)生的。
在法國(guó)Caune de l’Arago遺址，Svante P??bo指示所采集的沉積物樣本的位置，該樣本來(lái)自45萬(wàn)年前的地層。（credit：Christian Perrenoud）
NSR：現(xiàn)代人為何“獲勝”？尼安德特人、丹尼索瓦人和其他古人類為何滅絕？我們從基因組中學(xué)到了什么？
P??bo：這是我們還沒(méi)有明確答案的重大問(wèn)題之一。一個(gè)有趣的觀察是，在4萬(wàn)年前就生活著相當(dāng)多的現(xiàn)代人類，而那是尼安德特人還存在的時(shí)候。從他們的家譜往上數(shù)幾代，就會(huì)有尼安德特人親戚。這讓我們想到，尼安德特人消失的一個(gè)原因可能僅僅是因?yàn)楝F(xiàn)代人的數(shù)量更多，所以當(dāng)他們與數(shù)量較少的尼安德特人混合時(shí)，后者就“消失”了。顯然，真正的答案會(huì)更加復(fù)雜，但這很可能是現(xiàn)代人類取代其他群體的一個(gè)主要原因。所以問(wèn)題就變成了，為什么現(xiàn)代人類數(shù)量會(huì)更多……
古基因組學(xué)研究
NSR：古基因組測(cè)序最困難的部分是什么？是污染的控制嗎？這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)得到基本解決了嗎？
P??bo：污染確實(shí)是一個(gè)主要問(wèn)題。我們現(xiàn)在已經(jīng)在很大程度上知道該如何處理污染了——通過(guò)實(shí)驗(yàn)室預(yù)防措施，通過(guò)檢查DNA中隨時(shí)間積累的化學(xué)修飾，以及其他方法。另一個(gè)困難的部分是如何更好地提取和操作在古代標(biāo)本中保存下來(lái)的通常非常微量的DNA。在這方面，仍有改進(jìn)的余地。
研究人員Viviane Slon正在準(zhǔn)備用于DNA提取的沉積物樣本。（credit：Sylvio Tüpke）
NSR：古人類基因組學(xué)領(lǐng)域的下一個(gè)突破可能是什么？
P??bo：我們有許多尼安德特人的化石，它們都來(lái)自西亞和歐洲。相比之下，我們所擁有的丹尼索瓦人化石非常少，所以我們不知道他們生活在哪里，也不知道他們長(zhǎng)什么樣。但它們很可能廣泛分布在亞洲地區(qū)，因?yàn)樗麄優(yōu)榻裉焐钤趤喼薜乃腥说淖嫦蓉暙I(xiàn)了基因。一個(gè)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人化石的地方是中國(guó)。甚至可能在今天的中國(guó)的博物館里，就保存著丹尼索瓦人的化石。
NSR：除了人類之外，古動(dòng)物基因組研究進(jìn)展如何？最近有什么有趣的發(fā)現(xiàn)嗎？
P??bo：有很多研究組都做了有趣的工作，例如關(guān)于永久凍土中的猛犸象和馬類的研究，這可以追溯到很久以前，還有關(guān)于棕熊和北極熊歷史的研究。這些研究可以和對(duì)考古沉積物中植物和動(dòng)物DNA的研究相結(jié)合，揭示環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)是如何隨著時(shí)間的推移而變化的。
來(lái)自馴養(yǎng)動(dòng)物和植物的古DNA也非常有趣，它們可以告訴我們過(guò)去的人類是如何馴養(yǎng)不同的動(dòng)物的，以及這些物種是如何在人類群體中傳播的。
NSR：古生物學(xué)家通常很會(huì)“講故事”。但有時(shí)，基于相同的證據(jù)，可以講述出不同的故事。你對(duì)這個(gè)問(wèn)題有什么評(píng)論？
P??bo：我只想說(shuō)，我們一直都努力的去清晰地闡明，我們手頭的數(shù)據(jù)能夠明確說(shuō)明什么，而哪些又是解釋甚至是推測(cè)。當(dāng)然，我們不應(yīng)該忘記的是，我們對(duì)過(guò)去的理解永遠(yuǎn)都不會(huì)完整，未來(lái)的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)顛覆目前的理解。
其他問(wèn)題
NSR：獲得諾貝爾獎(jiǎng)給您的生活和研究帶來(lái)了哪些變化？
P??bo：一個(gè)主要的變化是我?guī)缀趺刻於紩?huì)收到大量的活動(dòng)邀請(qǐng)。要拒絕這么多慷慨而有趣的邀請(qǐng)讓我感覺(jué)很遺憾。除此之外，我盡最大努力繼續(xù)我的生活和研究，就像獲獎(jiǎng)之前一樣。
NSR：您目前的研究興趣是什么？有什么有趣的發(fā)現(xiàn)可以分享嗎？
P??bo：我的一個(gè)夢(mèng)想是理解現(xiàn)代人與尼安德特人和丹尼索瓦人在功能上的差異。在古人類基因組中，有一些突變是今天許多人，甚至是所有人所共有的。我們?cè)诶眯∈蠛图?xì)胞體系，去理解這些突變的生物學(xué)影響。
NSR：您似乎很擅長(zhǎng)在其他人都認(rèn)為前提條件不充分時(shí)，就去推進(jìn)一項(xiàng)研究。比如你在博士期間，沒(méi)有告訴你的導(dǎo)師就去做了木乃伊基因測(cè)序。這種能力是你成功的關(guān)鍵之一嗎？
P??bo：我不確定。好的一點(diǎn)可能是，要準(zhǔn)備好去嘗試一些瘋狂的事情。很多嘗試都會(huì)失敗，但有時(shí)你會(huì)很幸運(yùn)，能夠獲得可以繼續(xù)研究下去的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然這需要與其他更可能產(chǎn)出成果的項(xiàng)目相平衡。
NSR：請(qǐng)給年輕的研究人員一些建議。
P??bo：這是一個(gè)我最近經(jīng)常被問(wèn)到又很難回答的問(wèn)題。一個(gè)建議是要跟隨你的興趣。如果你對(duì)所做的事情感興趣，你至少在工作的過(guò)程中會(huì)很開(kāi)心，而且對(duì)于喜歡的事情，你通常也會(huì)更擅長(zhǎng)。
NSR：你和中國(guó)科學(xué)家有合作嗎？
P??bo：我們與中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所（IVPP）有長(zhǎng)期合作，這要?dú)w功于我的一位中國(guó)學(xué)生付巧妹，她在我這里獲得了博士學(xué)位。她是一名非常有才華的學(xué)生，現(xiàn)在是一名非常有才華的研究者。我們協(xié)助她和IVPP的同事啟動(dòng)了一個(gè)古DNA實(shí)驗(yàn)室，并和他們一起合作做了一些很棒的項(xiàng)目。
