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        她為中國人“尋找祖先”

        2024-05-11 09:40:30尹潔
        讀報參考 2024年13期
        關(guān)鍵詞:現(xiàn)代人東亞基因組

        尹潔

        “考不上就找工作”

        十多年前,中國在古遺傳學(xué)研究領(lǐng)域與西方發(fā)達國家還有很大的差距,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。作為中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所(簡稱中科院古脊椎所)研究員、脊椎動物演化與人類起源重點實驗室副主任、分子古生物學(xué)實驗室主任,付巧妹的學(xué)術(shù)道路頗有些戲劇性。

        她從小就對生物感興趣,但在西北大學(xué)讀本科時,機緣巧合之下學(xué)的是文物保護技術(shù)專業(yè)。這是一個文理交叉的學(xué)科,以化學(xué)為主,同時也學(xué)考古、文物鑒定等方面的知識。本科畢業(yè)時,付巧妹的成績原本可以保研本校,但她放棄了,堅定地報考了中科院,希望讀自己喜歡的生物相關(guān)專業(yè)?!爱敃r,我是抱著考不上就找工作的想法的?!备肚擅脤τ浾呋貞?。

        抱著背水一戰(zhàn)的決心,她考了專業(yè)第一。兩年后,碩士導(dǎo)師推薦她去德國進修,起初并不是讀博士,而是一次為期半年的學(xué)術(shù)交流,也相當于一次考核,讓德國專家衡量一下,這名中國學(xué)生是否適合從事古DNA領(lǐng)域的研究。德國導(dǎo)師是古DNA研究的開創(chuàng)者之一,整個課題組都是世界頂級的。付巧妹一邊上課,一邊參加組內(nèi)討論和實驗。

        剛開始,她對同事們展示和討論的內(nèi)容感覺很吃力。付巧妹回憶道:“當時國內(nèi)的碩士還沒讀完,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)化為動力,只要盡力就好!”

        幾個月后,付巧妹通過了德國導(dǎo)師的考核,也拿到了國內(nèi)的碩士學(xué)位。于是,她又留在德國讀了博士、做了博士后。之后,付巧妹去了美國,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)束就回國了?!叭サ聡?,我就沒想過定居國外,也說不清為什么,反正就是想回來?!备肚擅脤τ浾哒f。剛回國的時候,她的收入與國外有很大的落差,也面對著很多外界誘惑。

        從4萬年前的骨骼里找答案

        古DNA研究出現(xiàn)于1980年代,但早期技術(shù)存在一些局限性。生物骨骸樣本長期在地下埋藏,因為自然降解、環(huán)境微生物侵入、出土后外界皮屑污染等原因,當時的技術(shù)很難從相關(guān)樣本中獲得古代人類有效的遺傳信息?!笆芗夹g(shù)條件的限制,早年科學(xué)家們主要是作古代動物的基因組研究,對于人類古基因組,尤其是核基因組的研究特別少。”付巧妹說。

        21世紀初,二代測序技術(shù)問世,不僅降低了測序成本,還可以獲得大量數(shù)據(jù),為古DNA研究提供了重要支持。這段時間,付巧妹正在德國攻讀演化遺傳學(xué)博士,獲得了一個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4萬多年的現(xiàn)代人下顎骨,但由于年代久遠,這塊骨骼里的人類基因含量極低。“在一些樣本中,微生物DNA比例能達到99.98%,人類基因只有0.02%,提取難度很大。”付巧妹說。為了解決這個問題,她主導(dǎo)開發(fā)了一種新技術(shù)——用現(xiàn)代人的DNA作為“誘餌”,像釣魚一樣,將具有相似性的古代人類DNA“釣”取出來。

        經(jīng)過反復(fù)試驗,這項技術(shù)獲得了成功,付巧妹不僅提取出那塊骨骼里的古代人類DNA,還發(fā)現(xiàn)該個體含有6%-9%的尼安德特人基因,證明現(xiàn)代人和尼安德特人發(fā)生過不止一次基因交流?!皬倪z傳學(xué)上講,尼安德特人相當于現(xiàn)代人的堂兄弟,在幾萬年前與現(xiàn)代人的祖先通過婚。今天的人類,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分析樣本,確定了更多、更精確的細節(jié)?!备肚擅脤τ浾呓榻B。

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

        付巧妹是2015年底回國的,從2016年1月起便擔(dān)任中科院古脊椎所古DNA實驗室(現(xiàn)為分子古生物學(xué)實驗室)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,“中國人有責(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),尤其是中國的人類古基因組數(shù)據(jù)相對空白,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,成為整個人類演化進程里的“缺口”。

        付巧妹帶領(lǐng)團隊填補了這個空白。2017年,她和團隊將中國第一例人類古基因組,也是東亞迄今最早的現(xiàn)代人基因組的研究成果,在國際核心期刊上發(fā)表,被美國《科學(xué)》雜志評價為“填補了東亞在地理和時間尺度上的巨大空白”。付巧妹告訴記者,這例人類古基因組來自“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4萬年前就已經(jīng)存在了。這是非常重要的。因為在同一時期,歐洲也存在過一些早期人類群體,但不具備現(xiàn)代歐洲人的遺傳信息。”

        換句話說,在遠古時期,某個地區(qū)可能生活著一些古代人類群體,但他們不一定有直接后代延續(xù)下來,形成如今的現(xiàn)代人。通過研究古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之間的遺傳關(guān)系,以證明今天生活在這個地區(qū)的人群是否是他們所繁衍的后代。

        “希望為中國贏得話語權(quán)”

        在人類演化研究領(lǐng)域,付巧妹是無數(shù)中國科學(xué)家的一個縮影。十多年來,他們在相對落后的情況下奮起直追,不僅填補了中國在相關(guān)領(lǐng)域的空白,也為國家贏得了國際同行的尊重。

        在付巧妹看來,德國、美國、丹麥的研究團隊都是頂尖級別,她和國內(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,除了科研本身帶來的成就感外,還有一種“為國家贏得話語權(quán)”的使命感。

        “目前,我們團隊的技術(shù)水平在國際上躋身第一梯隊是沒有問題的,但還有很多工作要繼續(xù)推進,希望把各個突破點連接起來,變成一張網(wǎng)。”

        每當實驗到了關(guān)鍵階段,付巧妹一般要連續(xù)工作10小時甚至12小時,深夜一兩點下班是常事,但所獲得的科研回報也是豐厚的。2020年,付巧妹團隊在美國《科學(xué)》雜志發(fā)表了關(guān)于中國南北方人群古基因組的研究成果,發(fā)現(xiàn)我國近萬年來主體人群的遺傳連續(xù)性,且首次從遺傳學(xué)角度證實以臺灣島阿美族和泰雅族、太平洋西南部島民為代表的南島語族,與萬年前福建等南方沿海大陸人群直接相關(guān)。同年,團隊又從青藏高原10萬年前的“土”里,獲得了東亞首例丹尼索瓦古人類DNA,在東亞已滅絕古人類研究上取得新突破。

        2021年,團隊通過解析黑龍江、廣西和福建等地區(qū)4萬年來的人類古基因組,揭示了東亞長時間尺度下人群的動態(tài)遺傳圖譜,發(fā)現(xiàn)了新的早期現(xiàn)代人支系。2022年4月,美國《科學(xué)》雜志發(fā)表了付巧妹團隊的又一項重要研究成果——團隊成功獲得了201例新疆古代人類的基因組,系統(tǒng)還原了新疆5000年以來古人群的遺傳演化與交流互動歷史。這些突破性進展,顯示出中國在古基因組學(xué)領(lǐng)域,尤其是在東亞人類演化研究領(lǐng)域的快速發(fā)展。

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

        (摘自《時代郵刊》)□

        今年,有十位女性獲得了“全國三八紅旗手標兵”稱號。她們中有文化學(xué)者、農(nóng)民、工人、運動員、企業(yè)家……還有一位專門研究“我們的祖先是誰、來自哪里”的科學(xué)家——付巧妹。

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