客观日本

通过DNA解析为阐明人类的起源与进化带来光明,诺贝尔生理学或医学奖获奖者佩博是位知日家

2022年11月02日 宏观政策与科学奖

2022年的诺贝尔生理学或医学奖授予了在基于DNA解析的人类进化相关研究中做出了巨大贡献的德国马克斯·普朗克进化人类学研究所的斯万特·佩博教授。通过解析大约4万年前灭绝的尼安德特人骨片的核DNA, 探求了“我们从哪里来”这一人类起源的根源性问题,获得了为阐明人类进化带来光明的辉煌成果。

佩博不仅兼任冲绳科学技术大学院大学(OIST)的客座教授,还访问过东北大学和京都大学等日本的教育研究机构。他还曾获得过2020年日本国际奖,并于今年4月在天皇和皇后两陛下出席的颁奖仪式上发言致谢。虽然今年没有日本人获得诺贝尔奖,但佩博是与日本研究者有着深厚交流的知日家。很多了解他的坦诚为人的日本的研究人员都为他的获奖而由衷地送去掌声。

title

接到2022年诺贝尔生理学或医学奖获奖通知后的佩博(摄影:琳达·布迪吉兰特/诺贝尔财团供图)

从小就对考古学感兴趣

斯万特·佩博1955年4月出生于瑞典斯德哥尔摩,现年67岁。他从瑞典乌普萨拉大学获得博士学位,1990年担任德国慕尼黑大学教授,1997年成立马克斯·普朗克进化人类学研究所并亲自担任所长。在那之后大约四分之一世纪的时间里,他一直在研究人类的起源与进化。

“我从小就想成为考古学家或者是研究古埃及的学者”。佩博今年4月为了出席日本国际奖颁奖仪式来到日本,在对从2020年开始担任客座教授的OIST相关人员的采访中这样回答道。他对古代人和现代人的兴趣和关心从孩提时代就萌芽了。

据OIST介绍,成为研究人员后,佩博进行了从埃及木乃伊中提取DNA的独特尝试,之后在美国加利福尼亚大学伯克利分校学习了古代人的DNA解析方法。他父亲也因“发现前列腺素及其相关的生物学活性物质”的功绩,于1982年获得了诺贝尔生理学或医学奖。看来他的探求心遗传自他的父亲。

当时人们还没想到可以用古代人的骨骼进行DNA解析。DNA随着时间的推移被分解出现断片化,不能确保解析所需的量。但是,佩博着眼于刚刚开发出来的DNA扩增技术“PCR法”,并且认为可以从经历了长时间的古代人的骨片DNA中获得有关人类进化的重要信息。

title

细胞内存在核DNA与线粒体DNA(图左),但无论哪种DNA都会随着时间的流逝而分解,只剩下极少数,甚至与细菌与人类等的DNA混合在一起而被“污染”(诺贝尔财团供图)

人类的祖先曾与尼安德特人混血

有一种说法是,史前人类的尼安德特人大约在50万年前最先走出了非洲,之后长期生活在从欧洲到中近东地区,但在4万多年前灭绝了。1856年在德国发现了尼安德特人的骨头。

佩博拿到了尼安德特人骨头的一部分之后,先是确定了细胞内小器官线粒体DNA的排列。这种DNA由母传子,对于调查人类的进化过程有效,全长较短,约1万6500个碱基对。全部碱基序列于1997年明确。这一研究结果,清晰地证明了尼安德特人并不是现存人类的祖先——智人(Homo sapiens)的直系祖先。

佩博认为仅靠这一成果无法搞清楚现存人类的进化过程。进入2000年代后,由于出现了可以确定大量DNA序列的“新一代测序器”,佩博开始解析核DNA,并于2010年确定了约30亿个碱基对的全部排序。

这个划时代的解析结果表明,生活在欧洲和亚洲的现存人类的全部DNA中有1~4%是从尼安德特人那里继承而来的。现存人类,也就是我们的祖先,与尼安德特人有过混血。

获得这一成果之后,佩博继续坚持不懈地探求,开始关注2008年从俄罗斯西伯利亚的丹尼索瓦洞穴出土的骨片。他确定了该骨片的核DNA全部排序,因为是未知的人类,所以命名为“丹尼索瓦人”。并且与世界各地的现存人类的核DNA排序比较后发现,在美拉尼西亚和东南亚的现存人类群体中有4~6%的DNA是从丹尼索瓦人那里继承而来的。

title

佩博确定了1856年在德国发现的尼安德特人的部分骨片和2008年在俄罗斯西伯利亚南部的洞穴中发现的未知古人(后命名为丹尼索瓦人)的部分骨片的核DNA排序,明确了他们与智人之间的关系(诺贝尔财团供图)

title

现存人类的智人曾经与尼安德特人和丹尼索瓦人混血,分别继承了部分遗传基因(诺贝尔财团供图)

确立“古基因组学”,为古人类学做出巨大贡献

决定向佩博颁发2020年日本国际奖的国际科学技术财团审查委员会,对颁奖理由做了以下说明:“(佩博明确的)除了非洲人以外的现存人类继承了尼安德特人的部分DNA这一事实描绘出了现存人类祖先的迁徙图——6~7万年前走出非洲的现存人类的祖先,大约在6万年前左右到达中东地区与原住民尼安德特人相遇混血后进一步扩散到世界各地”。

审查委员会称赞佩博的研究成果是“彻底改变了探索现存人类起源的古人类学的研究进程,给人类学、考古学、历史学等与现存人类相关的所有的学术领域都带来了极大的影响,并为这些学术的发展做出了贡献”。

卡罗琳斯卡研究所在2022年诺贝尔生理学或医学奖上选择佩博的理由,也与日本国际奖的获奖理由相同。该研究所在颁奖理由中指出了佩博的先见之明,并高度评价了他创建 “古代基因组学”新科学领域的业绩。研究的最终目标是“明确是什么让我们人类成为独特的存在”,可以期待今后的研究和成果。

诺贝尔生理学或医学奖大多颁发给了与阐明疾病或开发药物相关的基础研究,此次颁发给人类学领域属于特例。据说在公布获奖者后不久,佩博在给诺贝尔财团的电话里表达了对获奖的惊讶:“虽然之前也获得过多个奖项,但没想到能有获得诺贝尔奖的资格”。

title

大猩猩、尼安德特人、丹尼索瓦人和智人之间的关系树(诺贝尔财团供图)

今年春天,曾为出席日本国际奖颁奖典礼访日

佩博曾多次访问过日本,尤以今年为多。虽然2020年就已经确定获得日本国际奖,但因新冠疫情扩大,颁奖仪式被延期。直到疫情暂时平息的2022年4月13日,2020~2022年共8名获奖者的颁奖仪式才在东京都千代田区的帝国酒店在天皇和皇后两陛下的御临下举行。获奖者中就有身着正装的佩博的身影。

title

2022年4月13日的日本国际奖颁奖仪式上戴着口罩出席的佩博(国际科学技术财团摄影/供图)

天皇陛下对佩博的业绩作了如下赞扬。“佩博采用从古代人的骨头中提取DNA片段进行解析的遗传学方法,在世界上首次成功解析了尼安德特人的基因组。之后用这种方法取得了接近现存人类进化核心的成果,为阐明现存人类的诞生和进化过程带来了光明”。

title

出席日本国际奖颁奖仪式的天皇与皇后两陛下(2022年4月13日,东京都千代田区的帝国酒店)(国际科学技术财团摄影/供图)

佩博在2020年日本国际奖发表之际,曾于同年2月来到日本,并在记者招待会上表示了获奖的喜悦:“感到非常光荣。这个奖意味着承认自己为遗传学打开了一扇窗,拓展了人类进化研究的道路”。

佩博在今年4月参加日本国际奖的颁奖仪式后,前往OIST所在的冲绳县,参加了在OIST举行的研讨会,为学生和教师讲演。OIST的学生中约有8成是外国人,拥有较高的教育与研究水平,佩博从2020年5月起担任“人类进化基因组学单元”的负责人。尽管他平时在德国工作,但会时常访问OIST,开展对比现代人与尼安德特人、丹尼索瓦人的研究。

title

2022年4月20日在冲绳科学技术大学院大学(OIST)演讲后回答提问(OIST供图)

对于OIST的教职员工和学生来说,具有今年的诺贝尔生理学或医学奖获奖者是“我们的老师”的荣誉感。听到获奖消息时学生们曾爆发出了热烈的欢呼声。

加深与日本研究人员的交流

OIST校长兼理事长彼得·古尔斯在得知佩博获奖的消息后表示:“我代表全体教职员工表示衷心的祝贺。希望佩博今后也能在OIST继续开展尼安德特人与智人的基因组解析研究,非常令人欣喜”。

佩博就任OIST客座教授后的2020年9月,在科学杂志《自然》上发表了论文,论证了新冠病毒感染后重症化风险相关基因,来自尼安德特人并被现代人所继承。疫情之初,日本人的死亡人数少于欧美,对此有多种假说,这篇论文对日本人特有的感染机理做了探求。

与佩博有缘的大学不仅仅是OIST。2022年9月,他前往仙台市,出席了在东北大学东北医学超级银行机构举行的研讨会并发表了演讲。该机构以持续研究15万日本人的基因组而闻名。佩博视察了该机构的设施,并热心地听取机构的讲解,对该机构的研究内容与研究手法表示出了高度关注。

京都大学曾多次邀请佩博访问,他也与京都大学的研究人员之间保持着交流。佩博在2016年还获得过庆应医学奖。因为佩博的研究内容独特,在日本的研究圈内知名度很高。日本研究人员对佩博的一致评价是“佩博为人坦诚亲切。和日本研究人员之间有着很深的交流,所以是一位知日家,对日本文化也有很深的造诣”。

日文:内城喜贵/科学记者、共同通信客座评论员
Science Portal 编集部
翻译:JST客观日本编集部

日语原文

【相关链接】
• 诺贝尔基金会新闻稿《The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022
• 国际科学技术财团新闻稿“2020年(第36届)Japan Prize(日本国际奖)获奖者决定
• 冲绳科学技术研究生院大学新闻稿“OIST的斯万特·佩博教授获诺贝尔奖