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“我们的祖先到底是谁?为何智人胜出?”丨2022诺奖深入回答了这些问题。附Svante Pääbo趣闻

“我们的祖先到底是谁?为何智人胜出?”丨2022诺奖深入回答了这些问题。附Svante Pääbo趣闻

科学
Knowledge is power. 

Bringing medical advances from the lab to the clinic.


关键词大数据分析;Svante Pääbo;学术


“我们的祖先到底是谁?”

2019年3月,带着孩子们参观华盛顿DC的Smithsonian自然历史博物馆的时候,儿子问了这个问题。


(人类进化简图,令人沉思。图源:Mark Xie于2019年拍摄于美国Smithsonian自然历史博物馆)


“为什么智人胜出?”

当我带着他用博物馆里面的人类进化简图解释我们的来源时(上图),儿子问了第二个问题。


是啊。地球上曾经有过多个与智人(Homo Sapiens)类似的古人类,他们却最终消失在历史发展的长河中。

我们的祖先并不是最强壮、不是最聪明的,为什么最后竟然胜出?


2022年10月3日,瑞典遗传学家斯万特·帕博(Svante Pääbo)因对古人类基因组及人类演化的贡献,获得2022年诺贝尔生理学或医学奖【1】。


▲斩获2022年诺奖的Svante Pääbo博士


斯万特·帕博正是由于回答了这两个问题而获得2022年诺贝尔奖。

1)人类的共同祖先是大约7万年前从“走出非洲”的智人

2)智人的特点是其创造复杂文化、创新传递想象的独特能力。



1,学术成果概论

根据维基百科,斯万特·帕博于1955年4月20日出生于瑞典,1990年被慕尼黑大学聘为教授,从事古代DNA研究;1997年被任命为德国Max Planck学院进化人类学研究所遗传学系主任【2】。
斯万特·帕博开创性研究催生了一门全新的科学学科 - 古人类基因组学。通过揭示将所有活着的人类与已灭绝的人类区分开来的遗传差异,他的发现为探索是什么使我们成为独特的人类奠定了基础。

根据斯万特·帕博的google scholar【3】,他的研究论文受到超过11.9万次的引用,H指数高达167。

斯万特·帕博的google scholar


而帕博及团队的研究成果中,1/4发表在Nature(28篇)、Science(20篇)或Cell(5)篇。

(可视化作图:文献鸟)


正是这些严谨的科学研究,让我们透过历史的迷雾,辨清:我们从哪里来、智人为什么能够胜出。


2,我们的祖先到底是谁?


研究表明,解剖学上的现代人类--智人大约在 30 万年前首次出现在非洲,大约 7 万年前,智人群体从非洲迁移到中东,并从那里迁徙散播到世界其他地区【1】。

这也就是最受认可的“走出非洲”理论。


“走出非洲”之所以成为学界最认可的人类进化演变路线图,正是由于斯万特·帕博等学者通过基因检测,使得对不同人群之间遗传关系的研究成为可能。

🔺图 1. 基因分析流程及困难之处。DNA 位于在细胞内的两个不同区域。细胞核中的 DNA 包含大部分遗传信息,其余的则存在于线粒体中的、数千个更小的线粒体基因组拷贝。生物死亡后,DNA 会随着时间的推移而降解,但最终仍剩下少量的残余。另外,即使残存的DNA也会被细菌和现代人类的 DNA 污染。图源:诺奖官网


技术更新引发成果爆发


帕博和他的团队不断地改进从古人类的骨遗骸中分离和分析 DNA 的方法。通过借助新兴的技术,他们使 DNA 测序的效率显著提高。

帕博还聘请了几位重要的合作者,即专精于群体遗传学和高级序列分析的科学家。

通过这些成功,帕博完成了这项看似不可能的任务,并在 2010 年发布了第一个尼安德特人的基因组序列。


比较分析表明,智人(现代人类的祖先)、尼安德特人和丹尼索瓦人最近的共同祖先生活在大约 80 万年前。


🔺图 2. 人类的祖先。左. 帕博从已灭绝的人类骨骼标本中提取 DNA。他首先从德国的尼安德特人那里获得了一块骨头碎片,该地点以尼安德特人的名字命名。后来,他使用了来自西伯利亚南部丹尼索瓦洞穴的一根指骨,丹尼索瓦人就是在这个地方命名的。右. 系统发育树。显示智人与已灭绝的古人类之间的进化和关系。系统发育树还说明了 帕博发现的基因流。图源:诺奖官网


与我们的祖先智人同期存在的其他两个古人类灭绝了,但消失了吗?

随着智人的活动范围扩大,另外两个古人类,存在于亚欧大陆西端的尼安德特人和存在于亚欧大陆东端的丹尼索瓦人都灭绝了;但是他们并没有彻底消失,而是以某种形式存在于现代人类中。

生物延续是把遗传基因的传递给后代。
尽管我们是智人的后代,但帕博等的研究显示,具有欧洲或亚洲血统的现代人类中,大约 1-4% 的基因组来自尼安德特。而在太平洋岛屿的美拉尼西亚和东南亚一些地区的人群中,那里的个体携带最高达 6% 的丹尼索瓦 DNA。

尼安德特人和丹尼索瓦人的族群灭绝了,但是他们没有消失,其部分基因得以传递。


🔺图 3. 帕博的发现提供了有关智人从非洲迁出并进入其他地方时,世界人口状况的重要信息。尼安德特人曾居住在欧亚大陆西部,丹尼索瓦人则居住在东部。当智人遍布整个大陆时,杂交就发生了,这些痕迹依然留在我们的 DNA 中。图源:诺奖官网


3,为什么智人赢了?


尼安德特人比智人身体更强壮、还拥有更大的大脑;他们同样群居生活,并且也会使用工具【4】。
但为什么尼安德特人在与智人的竞争中输了,并且永远消失在历史的长河中。

🔺图 4. 帕博的开创性工作为解释是什么让我们成为独特的人类提供了基础。

帕博的开创性工作确定了智人与我们最近的已灭绝近亲之间的遗传差异,让我们知道他们之间有何不同。

智人创造复杂文化、创新传递想象等方面的独特能力,使之在与其他古人类的竞争中胜出。
而其能够穿越开阔水域从而将家族带到我们星球各个地方的能力,使得人类在全球繁衍生息。

小  结


基于基因技术的发展,2022年诺贝尔奖得主斯万特·帕博发现:

1)人类的共同祖先是大约7万年前从“走出非洲”的智人

2)智人的特点是其创造复杂文化、创新传递想象的独特能力。


我的感触有两点:

A,每次科学技术更新都会引发一系列知识爆炸性积累,所以做科研善用新技术对于科学研究非常重要而必要;

B,创造、创新和传递想象的能力,是在万物中娇弱的智人能够胜出的关键因素;我们生活的世界何尝不是如此?

坚持科学创造、技术创新、把梦想并传递并引领周围的伙伴,不就是科学家追求的人生目标吗?


参考资料来源:

【1】 https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2022/press-release/

【2】 https://en.wikipedia.org/wiki/Svante_P%C3%A4%C3%A4bo

【3】 https://scholar.google.com/citations?hl=en&user=_Urs-74AAAAJ

【4】 https://en.wikipedia.org/wiki/Neanderthal

【5】 Fu Q, Meyer M, Gao X, Stenzel U, Burbano HA, Kelso J, Pääbo S. DNA analysis of an early modern human from Tianyuan Cave, China. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Feb 5;110(6):2223-7. doi: 10.1073/pnas.1221359110. Epub 2013 Jan 22. PMID: 23341637; PMCID: PMC3568306.

【6】 https://en.wikipedia.org/wiki/Sune_Bergstr%C3%B6m



P.S. 1,

最后问一个问题:我们中国人的祖先是北京猿人(Homo erectus pekinensis)吗?
(以下仅为学术资料分享。)

北京猿人生活于距今68万-80万年前。
根据“走出非洲”学说,不是。
由于发现的北京猿人头骨在1941年后下落不明,无法完成的基因检测成为永远的遗憾。

北京田园洞人呢?

帕博和学者学者还真是发表了一篇研究论文专门研究了中国发现的早期现代人类【5】:Tianyuan Cave人(田园洞人),距今约4万年;于2003年在北京周口店西南6公里的田园洞洞穴地层中被发现。

下图展示了36个与“田园洞人”有遗传关联的现代人群分布。


下图是11个现代人群与“田园洞人”的遗传数关联。


不同族裔与田园洞人的遗传远近分布图。


根据这些数据,研究者的结论是:4万年前北京地区的早期现代人类(田园洞人)与当今许多亚洲人和美洲原住民的祖先有血缘关系

对于中国人祖先的探索,仍将在科学的引领下持续而深入。


P.S. 2,


2022年诺奖得主斯万特·帕博(Svante Pääbo)是不是1982年诺贝尔生理学或医学奖得主、前列腺素发现者Karl Sune Detlof Bergström的儿子

是。

为何两者姓不一样?

因为是婚外情所生的孩子。


根据维基百科【6】,1943 年,Bergström与格南特结婚。他有两个儿子,都出生于 1955 年。

1)与原配夫人格南特的儿子是鲁里克·雷恩斯蒂尔纳(Rurik Reenstierna),后来成为了一位商人;

2)Svante Pääbo是1982年诺奖得主Bergström与爱沙尼亚化学家 Karin Pääbo 婚外情的私生子。帕博成为进化遗传学家,并于2022 年诺贝尔生理学或医学奖获得者。

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