今年第一个诺贝尔奖，揭示人类为何独一无二

文化

2022-10-05 04:10

瑞典科学家Svante Pääbo（斯万特·帕博）周一被授予诺贝尔生理学或医学奖。他从4万年前的骨头中提取了遗传物质，得出了尼安德特人完整的基因组，开启了古代DNA研究领域。

就连Pääbo博士的一些最忠实的崇拜者也说，这个奖项出乎意料。长期以来，分析人士一直推测，为现代人类基因组测序的科学家是诺贝尔奖强有力的竞争者，他们没有想到为尼安德特人DNA测序的科学家会率先获得诺贝尔奖。

但遗传学家表示，这两个项目是相互交织的：他们说，1990年人类基因组计划（Human Genome Project）启动后，测序技术迅速发展，帮助Pääbo博士解释了少量来自地下数万年的尼安德特人DNA。

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人类因何为人？是什么让人类如此独特？

从苏格拉底开始，人类的定义问题就一直存在，而且可能要长得多。如果它还没有得到令人满意的解决，那么，Pääbo怀疑，这是因为它从来没有得到适当的框架。

诺贝尔奖父亲的私生子

Pääbo现年67岁，在斯德哥尔摩长大。他的母亲是爱沙尼亚难民，后来成为了一名化学家。有一段时间，她在一位名叫Sune Bergström（苏恩·伯格斯特龙）的生物化学家的实验室工作，这位生物化学家后来获得了诺贝尔奖。

得知获得诺贝尔奖后被同事们扔进水里的Pääbo

Pääbo是两人实验室恋情的产物，随母姓。他的父亲另有一个妻子和一个儿子；与此同时，Pääbo的母亲一直未婚。每周六，父亲会带他去树林里散步，或者别的他认为不会被认出来的地方。

“这真的很疯狂。他的妻子知道。但他们从不谈论这件事。”

作为一个孩子，Pääbo并没有对这些感到特别困扰，后来，他偶尔威胁要敲去他父亲家的门，但从未真的执行。直到2004年他父亲去世前不久，那个另一个儿子才知道Pääbo的存在。

从木乃伊开始

Pääbo从小就对古老的东西感兴趣。

他发现在倒下的树木周围有时可以找到史前瑞典人制作的陶器碎片，于是他的房间里堆满了陶器碎片。十几岁时，母亲带他去参观金字塔，他被迷住了。他进入乌普萨拉大学，计划成为一名埃及古物学家。

“我真的很想发现木乃伊，就像印第安纳·琼斯一样”。但是，大多数情况下，埃及学的课程作业最终落到象形文字解析，而不是寻找失落的古墓。他觉得无聊了。受父亲的启发，他先是转行医学，后来又转行细胞生物学。

在20世纪80年代早期，Pääbo在做关于病毒的博士研究时，又一次幻想起了木乃伊。至少据他所知，还没有人试图从一具古尸中提取DNA。他突然想到，如果这是可能的，那么研究历史的一种全新的方式就会打开。

Pääbo怀疑他的论文导师会觉得这个想法很蠢，于是在晚上秘密地进行了他的木乃伊研究。在他以前的一位埃及学教授的帮助下，他设法从当时东柏林的埃及博物馆获得了一些样品。

1984年，他在一家鲜为人知的东德杂志上发表了自己的研究成果。他写道，他已经能够检测到一具两千多年的儿童木乃伊细胞中的DNA。Pääbo认为木乃伊DNA可以回答的问题包括：是什么导致了法老王朝的更迭？图坦卡蒙的母亲是谁?

就在Pääbo准备用英文发表他的木乃伊论文时，来自加州大学伯克利分校的一组科学家宣布，他们已经成功对一种名为斑驴的类斑马动物的DNA片段进行了测序，这种动物在18世纪80年代被捕杀至灭绝。(DNA来自美因茨国家历史博物馆保存的一张140年历史的斑驴皮。)

该团队的领导者艾伦·威尔逊（Allan Wilson）是一位杰出的生物化学家，他提出了一种利用“分子钟”的概念来研究进化的方法。

Pääbo于是把他的木乃伊论文寄给了威尔逊。威尔逊很感兴趣，提出想来他的实验室参观。Pääbo不得不回信说，很遗憾，他没有实验室——甚至，在那个时候，没有博士学位。

Pääbo的木乃伊论文成为《自然》杂志的封面文章，《纽约时报》也对此进行了报道，称他的成就是“最近一系列分子生物学成就中最具戏剧性的”。然而，Pääbo在瑞典的同事们仍持怀疑态度。他们敦促他忘掉干瘪的木乃伊，坚持研究病毒。

“每个人都对我说，离开那个重要的领域，去做一些看起来像是爱好的事情，真是太愚蠢了”。Pääbo不理睬他们，搬到了伯克利，开始和威尔逊工作。

用遗传学研究人类历史

DNA经常被比作文本，只要“文本”的定义包含了没有意义的文字，这种比较就很恰当。DNA由核苷酸分子组成，组成阶梯状，即著名的双螺旋结构。每个核苷酸包含四种碱基中的一种：腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶，这些碱基由字母A、T、G和C表示，因此人类基因组的一部分可能被表示为ACCTCCTCTAATGTCA。人类基因组有30亿个碱基对长。

除红细胞外，生物体的每个细胞都包含一个完整的DNA副本。它还包含数百到数千个被称为线粒体DNA （mtDNA）的简化形式的DNA副本。

但是一旦生物体死亡，长链的核苷酸就开始分解。大部分的伤害都是在最初的几个小时内由生物体内的酶造成的。过一段时间，剩下的就只有碎片了，再过一段时间——多长时间似乎取决于分解的条件——这些碎片也会分解。

当Pääbo到达加利福尼亚时，他仍然对寻找一种利用遗传学研究人类历史的方法很感兴趣。

然而，在试图定位古埃及DNA片段的过程中，他发现了一个大问题：它们看起来非常像——事实上，和当代人类DNA片段一模一样。因此，他自己皮肤上的一个微小微粒，或者别人皮肤上的一个微粒，甚至是某个早已去世的博物馆馆长皮肤上的一个微粒，都可能使几个月的工作付之一流。

“很明显，人为污染是一个大问题”，他解释说。最终，Pääbo得出的结论是，他为最初的木乃伊论文获得的序列可能就是这样被破坏的。

作为一种热身活动，他开始研究灭绝的动物。他分析了大约12000年前消失的巨型地懒、大约同一时期消失的猛犸象以及在20世纪30年代被捕杀至灭绝的袋獾虎的mtDNA片段。

他提取了恐鸟的mtDNA，发现恐鸟与来自澳大利亚的鸟类的亲缘关系比与今天栖息在新西兰的不会飞的几维鸟更近。恐鸟是毛利人到达新西兰之前居住在新西兰的一种大型不会飞的鸟类。

他还探测了大量没有发现可用DNA的遗骸，包括拉布雷亚沥青坑的骨头和琥珀中保存的昆虫化石。

在这项工作的过程中，Pääbo或多或少开创了古遗传学的领域。

人类基因组计划（Human Genome Project）创始人之一梅纳德·奥尔森（Maynard Olson）说，“Pääbo为这一领域带来了很高的标准，将古代DNA研究领域从《侏罗纪公园》的起源发展成为一门真正的科学，这是一项重大成就。”

尼安德特人

当Pääbo住在加利福尼亚时，他有时会去德国拜访一位在慕尼黑大学读研究生的女士。“我和很多男人有过恋爱关系，但我有时也会交女朋友”。

不久之后，慕尼黑大学为Pääbo提供了一个助理教授职位。由于没有移居德国的紧迫理由，他拒绝了。这个职位被提升为正教授职位，于是他去了。

几年后，在慕尼黑，他接到了波恩莱茵国立博物馆的电话。博物馆收藏了第一块被确认为尼安德特人的骨头，它是在1856年夏天被发现的。博物馆问他能提取出有用的DNA的几率是多少。他回答说成功率5%。

几个月后，他收到了一小块尼安德特人右肱骨。

第一个尼安德特人是在波恩以北约45英里的一个石灰岩洞穴中被发现的，该地区被称为尼安德谷。尽管洞穴已经消失——石灰石在很久以前就被开采成建筑块——这个地区现在是一个类似于尼安德特人主题公园的地方，有自己的博物馆，徒步小径，还有一个种植着冰河时期可能会遇到的各种灌木的花园。

当第一块尼安德特人的骨头出现在尼安德山谷时，它们被当作垃圾对待。这些碎片——一个头盖骨、四根臂骨、两根大腿骨和一部分骨盆——后来被当地的一个商人打捞起来，他以为它们属于洞熊，就把它们转给了一个化石收藏家。化石收藏家意识到他面对的是比熊更奇怪的东西。他宣称这些遗骸是“我们种族的原始成员”的痕迹。

碰巧，这正好是达尔文发表《物种起源》的时候，这些碎片很快就被卷入了关于人类起源的争论中。进化论的反对者坚持认为它们属于普通人。

有一种说法认为，这是一个哥萨克人在拿破仑战争后的动乱中游荡到这一地区的。尼安德特人的股骨明显呈弓形，之所以这些骨头看起来很奇怪，是因为这个哥萨克人骑在马背上的时间太长了。

另一种说法认为这是一个患有佝偻病的人的遗骸：这个人因为疾病遭受了巨大的痛苦，他的前额一直处于紧张状态——因此有了突出的眉脊。

在接下来的几十年里，在更多的地点发现了类似尼安德谷的骨头——比现代人的更厚，头骨形状奇怪。与此同时，多年前在直布罗陀出土的一个头骨被证明与德国出土的头骨非常相似。显然，所有这些遗骸都不能用迷失方向的哥萨克人或古怪的洞穴探险者的故事来解释。

但进化论者也对此感到困惑。尼安德特人的头盖骨非常大——平均来说，比今天的人类还要大。这使得人们很难把它们纳入一种进化的解释中，即从大脑较小的猿类开始，经过逐渐变大的大脑，一直到人类。在1871年出版的《人类的由来》（The Descent of Man）中，达尔文只是顺便提到了尼安德特人。他指出：“必须承认，一些非常古老的头骨，如著名的尼安德特人头骨，发育良好，体积很大。”

1908年，在法国南部圣沙拜尔（La Chapelle-aux-Saints）附近的一个洞穴中发现了一具几乎完整的尼安德特人骨架。这具骨骼被送到巴黎国家自然历史博物馆的古生物学家Marcellin Boule那里。在他一系列的专著中，尼安德特人被描绘为屈膝、驼背、野蛮，骨骼显示出“明显的类人猿排列”，他们头骨的形状表明“纯植物性或兽性的功能占主导地位”。

在20世纪50年代，一对解剖学家决定重新检测圣沙拜尔的骨架。在他们看来，尼安德特人走路不驼背，也不曲膝。事实上，他们写道，如果刮了胡子，穿上新衣服，一个尼安德特人在纽约地铁上可能不会比“其他一些居民”更引人注意。

祖传DNA，COOL!

Pääbo在2006年7月宣布了他对整个尼安德特人基因组进行测序的计划，正好赶上尼安德特人被发现的150周年纪念。

至此，人类基因组的完整版本已经出版。黑猩猩、老鼠和大鼠的基因组也是如此。但是人类、黑猩猩、老鼠和大鼠都是有生命的有机体，而尼安德特人已经灭绝了几万年。

设法获得足够多的DNA后，Pääbo组织了一个国际团队来帮助分析测序机器产生的数据——本质上是一长串A、T、G和C的列表。

在筛选数据时，团队的成员之一、哈佛医学院的遗传学家戴维·赖希（David Reich）注意到一些奇怪的事情。正如预期的那样，尼安德特人的序列与人类的序列非常相似。但它们与某些人类的相似度高于其他人类。具体来说，与非洲人相比，欧洲人和亚洲人与尼安德特人共享的DNA更多。“我们想，这一定是错的。”

关于人类进化的研究一直被一种理论所主导，这种理论被通俗称为“走出非洲”。

该理论认为，所有现代人类都是大约20万年前生活在非洲的一小群人的后裔。大约12万年前，一部分人迁移到中东，5万年前又有一部分人迁移到欧亚大陆。当他们向北部和东部迁移时，智人遇到了尼安德特人和其他已经居住在这些地区的所谓“古人类”。智人“取代”了古人类，这是一种委婉的说法，智人将古人类推向了灭绝。

这种迁移和“取代”的模式意味着，对于今天活着的所有人来说，尼安德特人和人类之间的关系应该是一样的，不管他们来自哪里。

Pääbo团队的许多成员怀疑这是另一起污染事件。在不同的时刻，样本都是由欧洲人处理的，也许他们的DNA和尼安德特人混合在了一起。

进行了几项测试以评估这种可能性。结果均为阴性。渐渐地，其他的团队成员也开始认同一个观点。在2010年5月发表在《科学》杂志上的一篇论文中，他们介绍了Pääbo所称的“leaky replacement” 假说。

在智人“取代”尼安德特人之前，他们与尼安德特人发生过性关系，产生了孩子。其中一些混血儿存活下来，有了自己的孩子，这些孩子又有了自己的孩子，一直延续到今天。

即使在距今至少三万年后的今天，这个信号仍然清晰可见：所有非非洲人，从新几内亚人到法国人再到中国人，都携带1%到4%的尼安德特人DNA。

Pääbo最喜欢的英语单词之一是“cool”。当他最终接受尼安德特人将部分基因传给人类的观点时，他说，“我觉得这很酷。这意味着它们并没有完全灭绝——它们还在我们体内存活着一点。”

到目前为止，从西班牙西部到俄罗斯中部，从以色列到威尔士，许多尼安德特人的遗址已经被挖掘出来。它们为尼安德特人是什么样的人提供了很多线索，至少对那些倾向于推测的人来说是这样：

尼安德特人极其强悍——这可以从他们骨骼的厚度中得到证明——可能能够把现代人打得粉身碎骨。他们擅长制造石器，尽管他们似乎花费了数万年的时间反复制造同样的工具，只有微小的变化。至少在某些情况下，他们会埋葬死者。在某些情况下，它们也会互相残杀和吃掉对方。

他们门牙上的磨损表明他们花了很多时间用牙齿抓动物的皮，这反过来说明他们把兽皮加工成某种皮革。尼安德特人的骨骼经常显示出疾病的证据。例如，圣沙拜尔发现的那具几乎完整的尼安德特人骨架，除了患有关节炎之外，还患有肋骨骨折和膝盖骨骨折。他活到了50多岁，这表明尼安德特人有集体行动的能力，或者，如果你喜欢，同理心。他们必须——至少有时——照顾他们的伤员。

根据考古记录，我们推断尼安德特人在欧洲或西亚进化，并从那里向外扩散，当他们遇到水或其他重要障碍时就停止了。这是人类与尼安德特人最基本的区别之一，在Pääbo看来，也是最有趣的。

“只有完全现代的人类才会开始在看不见陆地的海洋上冒险。当然，部分原因是技术，你得有船才能做到。但我想说的是，也有一些疯狂的地方。在发现复活节岛之前，有多少人出海消失在太平洋上？我是说，这太荒谬了。你为什么要这么做？是为了荣耀吗？永生吗？好奇吗？现在我们去火星。我们从未停止。”

如果人类的决定性特征是这种浮士德式的躁动不安，那么，根据Pääbo的说法，一定存在某种浮士德式的基因。他认为通过比较尼安德特人和人类的DNA，应该有可能确定这种“疯狂”的基础。

“如果有一天我们知道，是某种反常的突变使人类的疯狂和探索成为可能，那么想到正是这条染色体上的这个小小的反转导致了这一切的发生，改变了地球的整个生态系统，让我们主宰了一切，这将是令人惊讶的”。

“我们在某种程度上是“疯狂”的。它的动力是什么？我真的很想知道。知道这一点真的非常非常酷。”

“向公认的史前历史竖中指”

2010年，Pääbo获得了一块指骨碎片，它出土于西伯利亚南部的一个洞穴中。这块指骨大约铅笔橡皮擦那么大，据信距今已有4万多年的历史。

DNA显示，它不可能属于尼安德特人或智人。相反，它的主人一定是某种完全不同的、以前从未被怀疑过的原始人类。

在2010年12月发表在《自然》杂志上的一篇论文中，Pääbo和他的团队将这个群体命名为丹尼索瓦人，以发现这块骨头的丹尼索瓦洞穴命名。《悉尼先驱晨报》的报道标题是“向公认的史前历史竖中指”。

令人惊讶的是——也许，到现在，可以预见的是——智人一定也与丹尼索瓦人杂交过，因为当代新几内亚人携带了高达6%的丹尼索瓦人DNA。

很长一段时间以来，人们都认为智人和尼安德特人是同时代的。丹尼索瓦人的发现表明，人类至少与另外两种像我们一样的生物共享这个星球。随着对更多古代遗骸DNA的分析，很有可能还会发现其他人类亲属。

“如果这些其他形式的人类能多活2000代，这并不多，那么这将如何影响我们对生物世界的看法？我们现在在人和动物之间做出了非常明确的区分。但它可能不那么清楚。这是一种有趣的哲学思考”，Pääbo说。想想为什么我们是幸存下来的人也很有趣。

几十年来，人们提出了许多理论来解释是什么导致了尼安德特人的灭绝，从气候变化到运气不好。然而，近年来，越来越清楚的是，“他们的坏运气是我们造成的。”

欧洲的考古证据一再表明，一旦智人出现在尼安德特人居住的地区，该地区的尼安德特人就会消失。也许尼安德特人被积极追赶，也许他们只是在竞争中被击败了。尼安德特人的“厄运”大概和丹尼索瓦人遭遇的厄运是一样的，与曾经出没于澳大利亚的巨型有袋动物、曾经居住在北美的各种巨型动物以及生活在新西兰的恐鸟所遭受的悲剧类似。正是同样的坏运气，使得如此多的物种今天濒临被遗忘的边缘。

那么，更大的那个悬而未决的谜团在于，是什么让人类成为如此成功的群体，以至于他们不仅取代了尼安德特人，还取代了一切。

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来源: qq

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