尹潔
“考不上就找工作”
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。作為中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所(簡(jiǎn)稱中科院古脊椎所)研究員、脊椎動(dòng)物演化與人類起源重點(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)專業(yè)?!爱?dāng)時(shí),我是抱著考不上就找工作的想法的?!备肚擅脤?duì)記者回憶。
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(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)。
剛開始,她對(duì)同事們展示和討論的內(nèi)容感覺很吃力。付巧妹回憶道:“當(dāng)時(shí)國(guó)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(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!”
幾個(gè)月后,付巧妹通過了德國(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)讀了博士、做了博士后。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。“去德國(guó)之前,我就沒想過定居國(guó)外,也說不清為什么,反正就是想回來。”付巧妹對(duì)記者說。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。
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(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(dòng)物的基因組研究,對(duì)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(jì)初,二代測(cè)序技術(shù)問世,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),這塊骨骼里的人類基因含量極低?!霸谝恍颖局校⑸顳NA比例能達(dá)到99.98%,人類基因只有0.02%,提取難度很大?!备肚擅谜f。為了解決這個(gè)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(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)生過不止一次基因交流?!皬倪z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(xì)節(jié)?!备肚擅脤?duì)記者介紹。
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(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,“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,被美國(guó)《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?yàn)樵谕粫r(shí)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?!?/p>
換句話說,在遠(yuǎn)古時(shí)期,某個(gè)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(gè)地區(qū)的人群是否是他們所繁衍的后代。
“希望為中國(guó)贏得話語權(quán)”
在人類演化研究領(lǐng)域,付巧妹是無數(shù)中國(guó)科學(xué)家的一個(gè)縮影。十多年來,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)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,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,除了科研本身帶來的成就感外,還有一種“為國(guó)家贏得話語權(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)是沒有問題的,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,變成一張網(wǎng)?!?/p>
每當(dāng)實(shí)驗(yàn)到了關(guān)鍵階段,付巧妹一般要連續(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)在美國(guó)《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(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族,與萬年前福建等南方沿海大陸人群直接相關(guān)。同年,團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)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(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,美國(guó)《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(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,尤其是在東亞人類演化研究領(lǐng)域的快速發(fā)展。
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。
(摘自《時(shí)代郵刊》)□
今年,有十位女性獲得了“全國(guó)三八紅旗手標(biāo)兵”稱號(hào)。她們中有文化學(xué)者、農(nóng)民、工人、運(yùn)動(dòng)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。