● 尹潔

如果將地球歷史壓縮成24小時(shí)，人類(lèi)直到倒數(shù)38秒才會(huì)出現(xiàn)，人類(lèi)文明則是在最后0.1秒建立的。

從誕生到有文明，人類(lèi)經(jīng)歷了怎樣的演化過(guò)程？遠(yuǎn)古人類(lèi)又是如何演變?yōu)榻裉旆植加诟鞔笾?、各地區(qū)的不同群體的？

十多年前，中國(guó)在古遺傳學(xué)研究領(lǐng)域與西方發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距，尤其是在古DNA研究方面，幾乎是空白的。

但現(xiàn)在，中國(guó)的科學(xué)家們已經(jīng)取得了許多突破性成果。付巧妹就是其中的代表之一。

2024年3月8日，全國(guó)三八紅旗手標(biāo)兵付巧妹光榮入選2024年“最美巾幗奮斗者”。

“考不上就找工作”

作為中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)中科院古脊椎所）研究員、脊椎動(dòng)物演化與人類(lèi)起源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、分子古生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任，付巧妹的學(xué)術(shù)道路頗有些戲劇性。

她從小就對(duì)生物感興趣，但在西北大學(xué)讀本科時(shí)，機(jī)緣巧合之下學(xué)的是文物保護(hù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)。這是一個(gè)文理交叉的學(xué)科，以化學(xué)為主，同時(shí)也學(xué)考古、文物鑒定等方面的知識(shí)。本科畢業(yè)時(shí)，付巧妹的成績(jī)?cè)究梢员Ｑ斜拘?，但她放棄了，?jiān)定地報(bào)考了中科院，希望讀自己喜歡的生物相關(guān)專(zhuān)業(yè)?！爱?dāng)時(shí)，我是抱著考不上就去找工作的想法?！备肚擅没貞?。抱著背水一戰(zhàn)的決心，她考了專(zhuān)業(yè)成績(jī)第一。

兩年后，碩士生導(dǎo)師推薦她去德國(guó)進(jìn)修，起初并不是讀博士，而是一次為期半年的學(xué)術(shù)交流，也相當(dāng)于一次考核，讓德國(guó)專(zhuān)家衡量一下，這名中國(guó)學(xué)生是否適合從事古DNA領(lǐng)域的研究。

德國(guó)導(dǎo)師是古DNA研究的開(kāi)創(chuàng)者之一，整個(gè)課題組都是世界頂級(jí)的。付巧妹一邊上課，一邊參加組內(nèi)討論和實(shí)驗(yàn)。

剛開(kāi)始，她對(duì)同事們展示和討論的內(nèi)容感覺(jué)很吃力。

“比如尼安德特人（已經(jīng)滅絕的古人類(lèi)）基因組序列草圖，基本上是遺傳學(xué)的內(nèi)容，而我僅有文物保護(hù)技術(shù)和體質(zhì)人類(lèi)學(xué)背景，完全理解不了?！备肚擅没貞浾f(shuō)：“當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的碩士生課程還沒(méi)讀完，在那半年里，我既要完成碩士畢業(yè)論文，又要接受德國(guó)導(dǎo)師的考核，壓力非常大。我就給自己打氣：把壓力轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，只要盡力就好！”

她成摞成摞地讀文獻(xiàn)，做實(shí)驗(yàn)，每天腦子里像過(guò)電影一樣回溯組會(huì)討論的內(nèi)容，自學(xué)編程，做生物信息分析，尋找一些問(wèn)題的解決辦法……

負(fù)責(zé)指導(dǎo)付巧妹的助理導(dǎo)師很認(rèn)可她的能力。慢慢地，付巧妹建立了信心，發(fā)現(xiàn)自己學(xué)過(guò)的數(shù)理化和計(jì)算機(jī)知識(shí)都能派上用場(chǎng)，很快捅破了心理上的窗戶紙。

幾個(gè)月后，付巧妹通過(guò)了德國(guó)導(dǎo)師的考核，也拿到了國(guó)內(nèi)的碩士學(xué)位。于是她又留在德國(guó)讀博士、做博士后。之后，付巧妹去了美國(guó)，在哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳系繼續(xù)做博士后工作，工作一結(jié)束就回國(guó)了?！叭サ聡?guó)之前，我就沒(méi)想過(guò)定居國(guó)外，也說(shuō)不清為什么，反正就是想回來(lái)?！备肚擅谜f(shuō)。

剛回國(guó)的時(shí)候，她的收入與國(guó)外有很大的落差，也面對(duì)著很多外界誘惑。

“有一些機(jī)構(gòu)找過(guò)我，開(kāi)出很高的工資。但我覺(jué)得人這一輩子，如果只是為了錢(qián)，沒(méi)什么意思。一輩子的時(shí)間很長(zhǎng)，不能只看眼前的得失，最重要的還是做一些自己想做的事。我也很幸運(yùn)，工作是自己感興趣的，只要堅(jiān)持做下去，慢慢都會(huì)好的?！备肚擅谜f(shuō)。

在付巧妹看來(lái)，不太計(jì)較一些事，反而能專(zhuān)注在更有價(jià)值的事上，最后有所收獲：“我是跟著自己的研究領(lǐng)域一起成長(zhǎng)的，也遇到過(guò)很多次失敗。但科研就像人生一樣，是有不確定性的，本身就是一個(gè)螺旋式上升的過(guò)程。”

從4萬(wàn)年前的骨骼里找答案

古DNA研究出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，但早期技術(shù)存在一些局限性。

生物骨骸樣本長(zhǎng)期在地下埋藏，因?yàn)樽匀唤到?、環(huán)境微生物侵入、出土后外界皮屑污染等原因，當(dāng)時(shí)的技術(shù)很難從相關(guān)樣本中獲得古代人類(lèi)有效的遺傳信息。

“受技術(shù)條件的限制，早年科學(xué)家們主要是做古代動(dòng)物的基因組研究，對(duì)于人類(lèi)古基因組，尤其是核基因組的研究特別少?！备肚擅谜f(shuō)。

21世紀(jì)初，二代測(cè)序技術(shù)問(wèn)世，不僅降低了測(cè)序成本，還可以獲得大量數(shù)據(jù)，為古DNA研究提供了重要支持。這段時(shí)間，付巧妹正在德國(guó)攻讀演化遺傳學(xué)博士，獲得了一個(gè)極為珍貴的研究樣本——在羅馬尼亞，人們發(fā)現(xiàn)了一塊距今4萬(wàn)多年的現(xiàn)代人下顎骨，但由于年代久遠(yuǎn)，這塊骨骼里的人類(lèi)基因含量極低。

“在一些樣本中，微生物DNA比例能達(dá)到99.98%，人類(lèi)基因只有0.02%，提取難度很大?！备肚擅谜f(shuō)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，她主導(dǎo)開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)：用現(xiàn)代人的DNA作為“誘餌”，像釣魚(yú)一樣，將具有相似性的古代人類(lèi)DNA“釣”取出來(lái)。

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，這項(xiàng)技術(shù)獲得了成功，付巧妹不僅提取出那塊骨骼里的古代人類(lèi)DNA，還發(fā)現(xiàn)該個(gè)體含有6%—9%的尼安德特人基因，證明現(xiàn)代人和尼安德特人發(fā)生過(guò)不止一次基因交流。

“從遺傳學(xué)上講，尼安德特人相當(dāng)于現(xiàn)代人的堂兄弟，在幾萬(wàn)年前與現(xiàn)代人的祖先通過(guò)婚。今天的人類(lèi)，除了非洲人外，體內(nèi)都含有尼安德特人的基因成分，我們所做的就是通過(guò)分析樣本，確定了更多、更精確的細(xì)節(jié)?！备肚擅媒榻B。

這些成果引發(fā)了廣泛的國(guó)際關(guān)注。尤其是由付巧妹主導(dǎo)開(kāi)發(fā)的“古核基因組捕獲技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了把極其微量的人類(lèi)DNA從大量環(huán)境微生物DNA中吸附、分離、富集、捕獲出來(lái)，這讓很多之前無(wú)法提取古DNA的樣本重回研究視野，有了新的科研價(jià)值。

付巧妹是2015年底回國(guó)的，從2016年1月起便擔(dān)任中科院古脊椎所古DNA實(shí)驗(yàn)室（現(xiàn)為分子古生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室）主任。

她將研究重心放在了東亞人群多樣性及演化歷程方面，用她自己的話說(shuō)，“中國(guó)人有責(zé)任弄清楚生活在這片大陸上的人是怎么演變的”。

2017年以前，人類(lèi)古基因組數(shù)據(jù)及相關(guān)研究主要集中在歐洲和北亞，而東亞地區(qū)，尤其是中國(guó)的人類(lèi)古基因組數(shù)據(jù)相對(duì)空白，相關(guān)研究極度匱乏，東亞人群遺傳演化和遷徙融合的歷史，成為整個(gè)人類(lèi)演化進(jìn)程里的“缺口”。

付巧妹帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)填補(bǔ)了這個(gè)空白。2017年，她和團(tuán)隊(duì)將中國(guó)第一例人類(lèi)古基因組，也是東亞迄今最早的現(xiàn)代人基因組的研究成果，在國(guó)際核心期刊上發(fā)表，被《科學(xué)》雜志評(píng)價(jià)為“填補(bǔ)了東亞在地理和時(shí)間尺度上的巨大空白”。

付巧妹表示，這例人類(lèi)古基因組來(lái)自“田園洞人”，其骨骸化石是在北京周口店地區(qū)發(fā)現(xiàn)的，距今約4萬(wàn)年，比山頂洞人還早。

“從田園洞人的樣本上，我們明確看到了東亞人特有的遺傳信息，因此可以確定，東亞人至少在4萬(wàn)年前就已經(jīng)存在了。這是非常重要的。因?yàn)樵谕粫r(shí)期，歐洲也存在過(guò)一些早期人類(lèi)群體，但不具備現(xiàn)代歐洲人的遺傳信息。”

換句話說(shuō)，在遠(yuǎn)古時(shí)期，某個(gè)地區(qū)可能生活著一些古代人類(lèi)群體，但他們不一定有直接后代延續(xù)下來(lái)、形成如今的現(xiàn)代人。通過(guò)研究古DNA，科學(xué)家可以判斷他們與今天在這片土地上生活的人類(lèi)之間的遺傳關(guān)系，以證明今天生活在這個(gè)地區(qū)的人群是否是他們所繁衍的后代。

“希望為中國(guó)贏得話語(yǔ)權(quán)”

在人類(lèi)演化研究領(lǐng)域，付巧妹是無(wú)數(shù)中國(guó)科學(xué)家的一個(gè)縮影。

十多年來(lái)，他們?cè)谙鄬?duì)落后的情況下奮起直追，不僅填補(bǔ)了中國(guó)在相關(guān)研究領(lǐng)域的空白，也為國(guó)家贏得了國(guó)際同行的尊重。

在付巧妹看來(lái)，德國(guó)、美國(guó)、丹麥的研究團(tuán)隊(duì)都是頂尖級(jí)別，她和國(guó)內(nèi)同事努力在古DNA技術(shù)創(chuàng)新和自主研究方面取得突破，除了科研本身帶來(lái)的成就感外，還有一種“為國(guó)家贏得話語(yǔ)權(quán)”的使命感。

“目前，我們團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水平在國(guó)際上躋身第一梯隊(duì)是沒(méi)有問(wèn)題的，但還有很多工作要繼續(xù)推進(jìn)，希望把各個(gè)突破點(diǎn)連接起來(lái)，變成一張網(wǎng)?！备肚擅谜f(shuō)。

每當(dāng)實(shí)驗(yàn)到了關(guān)鍵階段，她一般要連續(xù)工作10小時(shí)甚至12小時(shí)，深夜一兩點(diǎn)下班是常事，但所獲得的科研回報(bào)也是豐厚的。

2020年，付巧妹團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志發(fā)表了關(guān)于中國(guó)南北方人群古基因組的研究成果，發(fā)現(xiàn)我國(guó)近萬(wàn)年來(lái)主體人群的遺傳連續(xù)性，且首次從遺傳學(xué)角度證實(shí)以臺(tái)灣島阿美族和泰雅族、太平洋西南部島民為代表的南島語(yǔ)族，與萬(wàn)年前福建等南方沿海大陸人群直接相關(guān)。同年，付巧妹團(tuán)隊(duì)又從青藏高原10萬(wàn)年前的“土”里，獲得了東亞首例丹尼索瓦古人類(lèi)DNA，在東亞已滅絕古人類(lèi)研究上取得新突破。

2021年，付巧妹團(tuán)隊(duì)通過(guò)解析黑龍江、廣西和福建等地區(qū)4萬(wàn)年來(lái)的人類(lèi)古基因組，揭示了東亞長(zhǎng)時(shí)間尺度下人群的動(dòng)態(tài)遺傳圖譜，發(fā)現(xiàn)了新的早期現(xiàn)代人支系。

2022年4月，《科學(xué)》雜志發(fā)表了付巧妹團(tuán)隊(duì)的又一項(xiàng)重要研究成果——團(tuán)隊(duì)成功獲得了201例新疆古代人類(lèi)的基因組，系統(tǒng)還原了新疆五千年以來(lái)古人群的遺傳演化與交流互動(dòng)歷史。

這些突破性進(jìn)展，顯示出中國(guó)在古基因組學(xué)領(lǐng)域，尤其是在東亞人類(lèi)演化研究領(lǐng)域的快速發(fā)展。

2021年和2022年，付巧妹相繼收到《自然》和《細(xì)胞》雜志邀請(qǐng)，就人類(lèi)演化領(lǐng)域的研究發(fā)表綜述和評(píng)述，系統(tǒng)梳理了十余年來(lái)人類(lèi)古基因組學(xué)研究的發(fā)展，并指出古DNA技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

如今，中國(guó)已在古基因組學(xué)領(lǐng)域凸顯出重要的國(guó)際影響力和話語(yǔ)權(quán)，曾經(jīng)的學(xué)術(shù)滯后局面已經(jīng)扭轉(zhuǎn)，國(guó)際地位日益提高。

為了解答中國(guó)人關(guān)于“我是誰(shuí)”“我從哪里來(lái)”“我們的祖先怎樣生活”等問(wèn)題，付巧妹和她的同事們，正推動(dòng)著中國(guó)向世界最高峰攀登。