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?摘自《穿越古今：海外考古大家訪談》 李水城 主編 溫成浩 副主編 上海古籍出版社 ?  斯萬特·帕博(1955年－)是世界著名進(jìn)化遺傳學(xué)家，現(xiàn)任美國國家科學(xué)院、瑞典皇家科學(xué)院等多個國家科學(xué)院的院士以及中國科學(xué)院研究生院、萊比錫大學(xué)等多所著名大學(xué)的名譽教授。迄今，他已做過400多次頗具影響力的演說，并獲得多項科學(xué)獎，包括1992年德國科學(xué)基金會授予他的德國最高研究榮譽獎——萊布尼茨獎。1997年，他開始擔(dān)任德國馬普學(xué)會萊比錫進(jìn)化人類學(xué)研究所所長至今。帕博教授的研究工作和學(xué)術(shù)進(jìn)展始終被世界著名媒體所關(guān)注，如《紐約時報》《時代》《新聞周刊》《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》等均對他有過報導(dǎo)。帕博教授在古dna領(lǐng)域做了大量的研究工作，其研究對象涉及樹獺、洞熊、恐鳥、猛犸象和尼安德特人等。他曾在cell、nature、science、pnas等重要刊物發(fā)表了一系列研究成果，并在美國芝加哥田野考古博物館（field museum）、舊金山展覽館及紐約自然歷史博物館展出。鑒于帕博教授在科學(xué)研究上的杰出貢獻(xiàn)，2007年，他被《時代》雜志評選為“全球最具影響力的一百人”之一。2008年，他被new scientist評選為8位年度科學(xué)英雄之一。2009年2月，他所引領(lǐng)的科研團(tuán)隊已初步完成超過30億堿基對序列的尼安德特人基因組。無疑，這個科學(xué)項目的完成將使人們對現(xiàn)代人的進(jìn)化史有更新的認(rèn)識。  2022年，斯萬特·帕博榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。 本文選自上海古籍出版社《穿越古今：海外考古大家訪談》，采訪者付巧妹，師從斯萬特·帕博教授，在德國馬普進(jìn)化人類學(xué)研究所獲得博士學(xué)位，現(xiàn)為中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所古dna實驗室主任、研究員。 付巧妹(以下簡稱付) ：古dna研究至2009年已走過20多年的歷程。您不僅是這一歷史進(jìn)程的見證者，更是這一領(lǐng)域的先驅(qū)和奠基者。2009年5月，中國科學(xué)院與德國馬普學(xué)會聯(lián)合實驗室在北京古脊椎動物與古人類研究所掛牌成立，它將有力地推動人類起源與演化的研究。值此之際，有機會對您進(jìn)行采訪，我感到十分榮幸。20世紀(jì)80年代，“分子克隆古埃及木乃伊dna”是您踏入古dna研究領(lǐng)域的第一步。這一工作不僅引起世界的關(guān)注，也是人類歷史上首次將克隆技術(shù)應(yīng)用于古dna的創(chuàng)舉。請問，是什么原因促使您投身這一特殊的領(lǐng)域？在研究過程中，您遇到的挑戰(zhàn)主要有哪些？ 斯萬特·帕博(以下簡稱帕博)：這與我的求學(xué)經(jīng)歷有關(guān)。在攻讀醫(yī)藥學(xué)博士和分子生物學(xué)博士之前，我研究的是埃及學(xué)。因此，我清楚在埃及的博物館中收藏了數(shù)以千計的木乃伊，而且每年還有近百件新的木乃伊被發(fā)現(xiàn)。另外，細(xì)菌克隆dna在當(dāng)時是相當(dāng)新的技術(shù)，還沒有相關(guān)文獻(xiàn)表明這個技術(shù)曾被應(yīng)用于考古遺存。顯而易見，將dna克隆應(yīng)用于木乃伊是一個值得嘗試研究和應(yīng)用的領(lǐng)域。當(dāng)時，最大的挑戰(zhàn)是如何證明木乃伊中的dna歷經(jīng)數(shù)千年仍能存在。主要的證據(jù)來自兩個方面：顯微鏡下觀察到木乃伊細(xì)胞核中存在被染色的dna；通過細(xì)菌成功克隆了從木乃伊組織中提取的dna，并在所克隆的dna中發(fā)現(xiàn)了人類的dna。盡管當(dāng)時我還不知道dna的污染程度。但現(xiàn)在看來，木乃伊受到外源人類dna的污染，其可能性還是存在的。 付：當(dāng)您的分子克隆古埃及木乃伊dna研究引起世界學(xué)術(shù)界關(guān)注之時，20世紀(jì)80年代末，您帶領(lǐng)您的團(tuán)隊毅然轉(zhuǎn)向了滅絕物種的系統(tǒng)發(fā)育及其與現(xiàn)存相鄰物種之間關(guān)系等領(lǐng)域的研究。請問，這又是什么原因促使您作出研究方向重大轉(zhuǎn)移的決定？在這個新的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，您有哪些振奮人心的成果呢？ 帕博：我發(fā)現(xiàn)，人類dna普遍存在于出土及館藏的古代遺物中，若采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr)擴(kuò)增技術(shù)研究古人類dna，其污染問題在所難免，其所得結(jié)果也很難令人信服。然而，將研究對象改為非人類物種時，外源人類dna的污染則不難鑒別和剔除。此時，利用pcr技術(shù)，擴(kuò)增特定dna片段，開展這些物種的研究，應(yīng)該沒有難以逾越的困難。鑒于此，我開始將注意力轉(zhuǎn)向了滅絕動物，并應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，探索其與現(xiàn)存動物之間的遺傳關(guān)系。多年來，我們在這一領(lǐng)域取得了一系列令人矚目的成果。例如，遠(yuǎn)古時代，南美有一種與澳大利亞滅絕袋狼相近的有袋動物。然而，研究發(fā)現(xiàn)，相比于這種南美的有袋類動物，澳大利亞的滅絕袋狼與當(dāng)?shù)噩F(xiàn)存有袋類動物的關(guān)系更加緊密。再如，新西蘭有一種不能飛行的滅絕恐鳥，我們的研究發(fā)現(xiàn)，新西蘭當(dāng)?shù)氐臒o翼鳥，即現(xiàn)存的不能飛行鳥，較之這種當(dāng)?shù)販缃^的恐鳥更接近于澳大利亞及非洲現(xiàn)存的不能飛行鳥。這表明滅絕恐鳥與現(xiàn)存無翼鳥盡管都在新西蘭，但兩者可能擁有不同的祖先。再如，加利福尼亞沙漠百年以前即有袋鼠存在，依據(jù)博物館的記錄和百年前的地圖，我們確定了博物館收藏的近百件袋鼠所捕獲的地點，再選取同一地點的現(xiàn)存袋鼠，首次通過dna分析，揭示了種群隨時間的遺傳變化規(guī)律。 付：1997年以來，您的研究又主要轉(zhuǎn)向了尼安德特人基因組及其遺傳關(guān)系。您為何作出這一選擇？它是否有助于解答現(xiàn)代人的起源問題？根據(jù)已有的研究，您如何認(rèn)識現(xiàn)代人和尼安德特人之間的關(guān)系？ 帕博：利用古dna技術(shù)，探索人類的進(jìn)化過程，始終是我的夢想。作為最接近現(xiàn)代人的滅絕旁系親屬，尼安德特人無疑是研究這一進(jìn)程的理想對象。通過比較現(xiàn)代人自身和尼安德特人的dna序列，我們可以了解，人類基因組在近幾十萬年里所發(fā)生的變化。而這些遺傳變化的背后，應(yīng)該隱藏著它對人類文化和技術(shù)發(fā)展的推動作用。至2009年，我們已完成了尼安德特人線粒體dna的研究。以往的研究似乎表明，尼安德特人線粒體dna對現(xiàn)代人線粒體dna沒有明顯貢獻(xiàn)。目前，我們正在分析整個尼安德特人的基因組，相信它最終能夠全面揭示尼安德特人與現(xiàn)代人之間的遺傳關(guān)系。其中，最為關(guān)鍵的是，它能告訴我們，究竟是尼安德特人的基因?qū)ΜF(xiàn)代人的遺傳變異有一定貢獻(xiàn)，還是現(xiàn)代人祖先對他們的基因庫有所貢獻(xiàn)？我相信，往后的幾個月里，我們的研究將有突破性的進(jìn)展。  付：古dna分析中，真實性至關(guān)重要。您是如何確保尼安德特人dna的真實性的？ 帕博：首先，我們的dna分析是在極其清潔的環(huán)境下進(jìn)行的，以避免實驗室內(nèi)引入dna的污染。例如，在專用實驗室內(nèi)提取dna，實驗室設(shè)備皆要經(jīng)過嚴(yán)格的消毒處理；每天用紫外線照射實驗室；實驗室人員必須穿防護(hù)服等。不難理解，這些措施仍不能消除已存在于樣品內(nèi)的dna污染，所以必須對dna的受污染程度作認(rèn)真的評估。 業(yè)已證明，尼安德特人基因組的大部分片段與現(xiàn)代人相近，但其線粒體dna則與現(xiàn)代人之間存在一定差異。這樣，分析尼安德特人線粒體基因組中不同于現(xiàn)代人的位點，即可評估樣品所提取線粒體dna的污染程度，進(jìn)而判斷該樣品線粒體dna分析的有效性。一般說來，根據(jù)已知線粒體dna的污染程度，尚可推算內(nèi)源的核dna含量。然而，由于線粒體dna與核dna的污染程度不一定相同，為了確保分析的可靠性，通常還需要采用其他方法驗證核dna的污染程度，例如，分析尼安德特人女性骨骼樣品時，擬尋找她是否有y染色體dna。若有，則可確定存在男性污染，這是因為唯有男性才存在y染色體。目前，我們正在致力于探明尼安德特人核基因組中不同于現(xiàn)代人的位點。相信在不久的將來，人們根據(jù)這些位點的分析，即可直接評估有無外來核dna的污染。 付：當(dāng)前，您所開展的研究項目是完成尼安德特人的完整基因組序列，它對于認(rèn)識人類進(jìn)化史具有難以估量的意義。請問，完整的基因組序列，比如人類和黑猩猩的完整基因組序列，能提供哪些重要的信息？當(dāng)然，人們應(yīng)該更關(guān)心尼安德特人完整基因組序列的工作進(jìn)展和具體意義。 帕博：首先，完整的基因組序列能夠成為生物學(xué)家的工具。生物學(xué)家可以使用計算機和互聯(lián)網(wǎng)，分析基因組中任一感興趣的片段或結(jié)構(gòu)，而不需要再次進(jìn)行繁瑣的基因測序。我們擁有共同的祖先，即4百萬年到7百萬年前的猿類。而不同基因組的比較，如人類基因組與黑猩猩或其他猿類基因組的比較，可望了解到基因組發(fā)生變化的具體位點和變化規(guī)律。假如人類的基因組不同于黑猩猩的基因組，則表明人類基因組確實發(fā)生了不可忽視的變化。具體說來，欲標(biāo)定進(jìn)化分支上人類所相應(yīng)的基因變化，尼安德特人完整基因組的研究顯然具有極為重要的意義。如果早在尼安德特人出現(xiàn)之前，一些人類基因已經(jīng)發(fā)生了變化，則表明現(xiàn)代人與尼安德特人的基因序列相近。反之則表明，較之于現(xiàn)代人，尼安德特人更接近于猿。需要指出的是，尼安德特人完整基因組的研究，還可以作為一種新的方法和新的思路，以探尋人類基因組中受正向選擇(物種受外界環(huán)境的影響，在已突變的基因中篩選，淘汰不適應(yīng)環(huán)境的基因，選擇可有效適應(yīng)環(huán)境的基因)影響的區(qū)域。即將尼安德特人基因組與現(xiàn)代人及近親物種的基因組進(jìn)行對比，了解那些與人類進(jìn)化密切相關(guān)并保留于現(xiàn)代人中的基因區(qū)域。  付：目前，您還致力于研究一些特定基因，如對現(xiàn)代人類語言具有重要作用的foxp2基因。請您解釋一下，判定foxp2基因與人類語言相關(guān)，其根據(jù)是什么？尼安德特人的foxp2變異是否與現(xiàn)代人相同？如果是，是否意味尼安德特人具有說話的能力？ 帕博：現(xiàn)代人的foxp2基因中，任一染色體的突變都將導(dǎo)致嚴(yán)重的語言障礙。諸如口齒不清；無法區(qū)分一些基本音節(jié)；不能理解語法和句子等。此外，foxp2基因表達(dá)蛋白的演變也十分重要，應(yīng)給予關(guān)注。事實上，所有哺乳動物皆保留有foxp2基因表達(dá)的蛋白。不過，現(xiàn)代人的蛋白中，已有兩個氨基酸發(fā)生了變化。最近的研究表明，尼安德特人foxp2基因的表達(dá)蛋白同樣具有相似的變化。由此可推測，這兩個氨基酸的變化要么發(fā)生在現(xiàn)代人和尼安德特人分化之前，要么是早期現(xiàn)代人將其遺傳給了較晚的尼安德特人。這些氨基酸是否對語言很重要呢？最近，我們所做的相關(guān)實驗給出了肯定答案。首先，將老鼠的foxp2基因作了改動，讓其表達(dá)出本質(zhì)上與現(xiàn)代人一樣的foxp2蛋白，其結(jié)果不僅促使老鼠發(fā)出了不同聲音，也增強了這些老鼠腦細(xì)胞之間的聯(lián)系，并導(dǎo)致其功能發(fā)生變化。盡管這些變化的機制不甚清晰，但仍可通過動物模型去探索。我堅信，這些方面的研究將會取得更多的進(jìn)展。然而，這些結(jié)果并非意味著，擁有相同foxp2表達(dá)蛋白的尼安德特人能像我們一樣說話。目前，人們對語言的遺傳背景知之甚少，現(xiàn)在假設(shè)或推測尼安德特人能夠說話還為時尚早。應(yīng)該說，還有許多不清楚的基因?qū)φZ言有著重要影響。一旦有關(guān)未知基因被破解了，不僅可檢驗?zāi)岚驳绿厝嘶蚪M序列中是否存在相似的基因，還有望解答他們能否說話的問題。 付：現(xiàn)如今，您引領(lǐng)著馬普學(xué)會萊比錫進(jìn)化人類學(xué)研究所的進(jìn)化遺傳學(xué)系。您認(rèn)為遺傳學(xué)系中什么問題至關(guān)重要？不同背景的科學(xué)家如何解決這個問題？ 帕博：事實上，我們的工作和所里大多數(shù)專家一樣，都注重探索現(xiàn)代人與近親物種間的相同和不同之處。這里的近親物種主要指現(xiàn)存猿類和滅絕旁系(如古老的尼安德特人及其他古人類)。我們的研究內(nèi)容主要有兩大方面：一方面，比較現(xiàn)代人和近親物種基因組；另一方面，分析不同組織的不同基因所產(chǎn)生的核糖核酸(rna)含量，探討相關(guān)基因的活性。目前，我們已開始采用基因組測序、微陣列、rna高通量測序/質(zhì)譜高通量分析蛋白質(zhì)等一系列方法，研究相關(guān)基因表達(dá)蛋白的含量。 付：2009年5月，中國科學(xué)院與德國馬普學(xué)會人類演化和科技考古聯(lián)合實驗室在北京正式掛牌成立，有關(guān)學(xué)術(shù)界對此表示了高度關(guān)注。請您結(jié)合古dna和食譜研究，談?wù)剬@一合作前景的看法。 帕博：中國科學(xué)院與德國馬普學(xué)會人類演化和科技考古聯(lián)合實驗室的成立，讓我激動不已。對我們而言，這是一個與中國科學(xué)院，尤其是中國科學(xué)院古脊椎古動物與古人類研究所、中國科學(xué)院研究生院的科學(xué)家們一起工作的極好機會。這兩個機構(gòu)擁有獨一無二的材料和專長，并一直利用這些材料和專長詳盡地解答中國甚至整個世界的人類進(jìn)化問題。我深信，聯(lián)合實驗室將會發(fā)展成為一個卓越的人類進(jìn)化科學(xué)研究中心。中國科學(xué)院與馬普學(xué)會建立的聯(lián)合實驗室，將使雙方的科學(xué)家彼此緊密聯(lián)系，共同研究重大課題。與此同時，聯(lián)合實驗室還將注重培養(yǎng)dna技術(shù)、食譜分析和石器微痕分析方面的年輕科學(xué)家。不難理解，化石樣品可有效地開展古代食譜和dna分析，并可從不同的側(cè)面了解樣品的保存情況。當(dāng)然，最為重要的是：聯(lián)合實驗室可望在中國境內(nèi)古人類的進(jìn)化方面不斷獲得令世人矚目的重大成果。 付：您如何認(rèn)識中國境內(nèi)人類化石dna測序的可能性，例如北京人？ 帕博：我相信，中國境內(nèi)的一些人類化石中，應(yīng)含有足以提取并用于分析的dna。和歐洲及亞洲其他地區(qū)一樣，只有dna保存得足夠好的遺址才有可能提取到dna。因此，我們首先要著手尋找這些遺址。一般而言，低于20萬年或10萬年的人類化石很可能存在dna。北京人雖不在其中，但其后的人類化石中，其dna仍可讓我們了解到中國境內(nèi)人類的進(jìn)化歷程。 付：最后，對于有興趣研究古dna的年輕一代學(xué)者，您可否給些建議？ 帕博：古dna研究不僅需要學(xué)習(xí)大量的技術(shù)，還需要在洞察學(xué)術(shù)前沿問題的基礎(chǔ)上，畢生致力于相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)。因此，我對有志于從事古dna研究的年輕學(xué)者的建議是：不僅要研究化石，而且還要具備堅實的分子生物學(xué)知識和技能。我還認(rèn)為，學(xué)生和青年科學(xué)家應(yīng)該認(rèn)真思考他們工作中所遇到的問題，并能對他們的教授和其他學(xué)者的觀點提出質(zhì)疑。從我個人的經(jīng)驗而言，一個團(tuán)隊最好的發(fā)展，即取得最大進(jìn)步的最好方式是：每個人都可以對相關(guān)項目進(jìn)行討論、提出問題和發(fā)表意見。 |
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