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广州民族学院(古DNA破解人类从何而来,一项“几乎不可能的任务”)
人类,基因组,安德广州民族学院(古DNA破解人类从何而来,一项“几乎不可能的任务”)
发布时间:2020-12-06加入收藏来源:互联网点击:
·斯万特·帕博获奖非常非常出乎我们意料,因为这跟诺贝尔奖的传统非常不一样。
10月3日,2022年诺贝尔生理学或医学奖授予瑞典科学家斯万特·帕博(Svante Pääbo),以表彰他对已灭绝人种的基因组和人类进化的发现(详见澎湃科技报道)。澎湃科技连线多位中国科学家,解读帕博的学术成果,以及对科学界的影响和启发。
斯万特·帕博(Svante Pääbo)。图片来源:诺贝尔奖委员会官网
澎湃科技:大家都觉得斯万特·帕博获奖属于“爆冷”,你是否感到意外?
李辉(复旦大学人类遗传学与人类学系教授):斯万特·帕博是我们行业里的国际领军人物,我很多学生都曾经在他的团队里工作过。他的获奖理由跟以往的获奖者是不一样的,以往诺贝尔生理学或医学获奖者的研究是很技术性的,能够解决一个应用问题,比如找到青蒿素,解决了疟疾流行的问题,治疗疟疾。而今年的获奖者获奖理由是“表彰他关于已灭绝古人类基因组和人类进化的发现”,这是一个很基础的科学问题,即古人类是什么。在人类进化领域,以这个理由拿到诺贝尔奖,是十分罕见的。
他的研究解决了古人类基因组的测序问题,通过测序方法的改进,把原来检测不出来的、非常少的、残留的DNA检测出来了,这是绝对漂亮的工作,而且对人类关于进化的认知是至关重要的,但是这方面的获奖非常非常出乎我们意料,因为这跟诺贝尔奖的传统非常不一样。
倪喜军(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员):坦率讲我是觉得有一点意外的,当然也算是一个惊喜了。通常来讲,因为这样的工作在诺奖里面获奖的并不多。我之前读过他的自传,当时有想过他会不会得诺贝尔奖,但我想的主要还是技术上的突破,而这次获奖理由说到对古人类学的重大影响,对我们做古人类学研究的人来说,也是很值得高兴的一件事情。
胡益洲(瑞典卡罗琳斯卡医学院研究员):诺贝尔医学奖由医学诺奖评审委员会评估推荐,最终由医学诺奖选举团选举产生。评审委员会和选举团所有成员都是由瑞典卡罗琳斯卡医学院的教授组成。其中选举团由卡罗琳斯卡医学院50 位教授组成,每年开会5次,讨论诺贝尔奖候选者提名、医学诺奖评审委员会的人员组成和评审报告,并在10月的第一个星期一投票决定诺奖得主。
选举团成员职位为长期,只有当一个席位出现空缺时,才会由选举团重新推选新成员。自今年起,专注于测序技术开发和大数据算法的系统医学教授正式进入医学诺奖评审委员会,也为相关领域的候选者的评审提供了更多的专业建议和参考。
今年的医学诺奖并没有落在传统的神经、免疫等热门领域,而是专注到基因组测序与古人类研究上。核心发现在于,从基因组上破译从古人类到现代人类的生命传承。
DNA位于细胞内的两个不同区域。核DNA包含大部分遗传信息,而小得多的线粒体基因组则以数千个拷贝存在。死亡后,DNA会随着时间推移而退化,最终只剩下少量。它还会被来自例如细菌和现代人类的DNA污染。图片来源:诺贝尔奖委员会官网
澎湃科技:你怎么评价斯万特·帕博的突破性贡献?
王传超(厦门大学社会与人类学院人类学与民族学系教授):帕博自上个世纪 80 年代开始古 DNA 研究以来,一直在为探索古DNA实验技术和建立古DNA研究标准而努力,将冷门做成了热门,为生物学其他学科也打下了基础,为研究人何以为人提供了可能。特别是他用古DNA解析已灭绝的尼安德特人和丹尼索瓦人基因组,为研究人类进化提供了参考,回答我们人类为什么能够成为人类、特殊之处在哪里。
胡益洲:目前帕博团队的技术已经可以检测最早至43万年前的古人类DNA,完成了原先看来几乎不可能的任务;他发现了新的古人类种群,这里有一定天时地利的因素,古人类骨头的DNA基本完好地保留了下来,并且刚好是以往未知的人类种群;他建立了一个全新的科学学科——古基因组学,建立了目前最完整的古人类基因组数据库,为后续研究奠定了极其重要的基础。
李辉:我们一直有终极三连问的困扰:我们是谁,我们从哪里来,我们往哪里去?帕博的工作实际上解决了我们过去搞不清楚的“人从哪里来”的问题。“我们是谁”关系到我们跟谁最接近,所以就要去寻找我们的兄弟姐妹到底在哪里,什么时候灭绝的,跟我们什么时候分道扬镳的,过去我们只能猜,比如挖到了一个化石,看他们和我们长得像不像,但和有没有关系之间实际上是有出入的。如果把基因组做出来了,那么彼此之间有没有关系就很清楚了。
倪喜军:从化石里成熟地提取出基因,建立基因组,是一个巨大的突破。能够在化石里边开展基因测序工作,实际上就是把现代基因组学工作拓展了一个维度,对于古人类学研究也是拓展了一个维度。尽管古DNA研究能够覆盖的时间还非常短,大概到40万年前,但仍然增进了许多新的认识。
他的工作首先确证了人类演化过程中存在不同的物种,比如尼安德特人和丹尼索瓦人是独立的物种;其次,在基因和遗传学水平上,发现不同物种之间存在杂交现象;第三,尼安德特人的灭绝也提示我们,人类物种也是自然的一部分,有生有灭,演化规律和其他生物一样。
帕博的发现提供了有关智人从非洲迁移到世界其他地方时世界人口分布情况的重要信息。尼安德特人居住在欧亚大陆的西部,丹尼索瓦人则居住在东部。当智人遍布整个大陆时,人种的结合就发生了,留下了“印”在我们DNA中的痕迹。图片来源:诺贝尔奖委员会官网
澎湃科技:具体来说,帕博有哪些标志性的工作成果?
王传超:2010 年,帕博领导的研究组对已灭绝的尼安德特人(Neanderthal)全基因组测序分析,发现非洲现代人中没有任何尼安德特人的遗传成分,但是在非洲之外的现代人群中都有1%~4%的尼安德特人混血。其后,4万年前生活在北亚的丹尼索瓦人(Denisovan)的全基因组也被成功解析,人类起源模型被修正为了“晚近非洲起源附带杂交”。
胡益洲:帕博团队早在1990年对4万年前的古人类骨头中一小部分DNA 进行了测序,并且在2010年初步的完成了对尼安德特人基因组测序。此外,帕博团队于2008年在西伯利亚南部的一块古人类手指骨头中提取了完整的DNA并进行了测序,发现了一种与现代智人、尼安德特人都不相同的人类种群。深入研究发现,东南亚和太平洋西南地区的人群携带有高达6%的丹尼索瓦人DNA。
澎湃科技:尼安德特人和丹尼索瓦人留给现代人类的基因,对今天的我们有怎样的启示?
胡益洲:尼安德特人是现代人类的近亲,但早已灭绝。他们和现代人类的祖先在同一片亚欧大陆上共存了数万年。帕博的基因组测序和重构,显示了现代人类与尼安德特人的基因融合。这种远古时期的基因融合对我们现代人类具有重要生理意义,比如这些基因可以影响我们的免疫系统对感染的反应。
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