舉世矚目!2022年諾貝爾生理學或醫學獎花落瑞典斯萬特·帕博!研究古人類DNA揭秘人類起源,來過中國

北京時間10月3日17時30分,舉世矚目的2022年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉獲獎名單!

今年的生理學或醫學獎頒給了瑞典進化遺傳學家斯萬特·帕博,以表彰他在發現“關於已滅絕人類基因組和人類進化的發現 ”方面作出的貢獻。他將獲得1000萬瑞典克朗獎金(約合642萬元人民幣)。

斯萬特·帕博,又譯為施溫提·柏保(瑞典語:Svante Pääbo),1955年4月20日出生於瑞典斯德哥爾摩,著名生物學家、進化遺傳學權威,任職於馬普進化人類學研究所。

斯萬特·帕博致力於探索現代人類與古代人類的關係、古代不同人群的關係,他解開人類演化史中的一個又一個謎團。

30多年來,帕博以分子生物學分析基因序列,推演人類起源、進化、遷移,1997年以來對尼安德特人的研究更是做出了舉世無雙的貢獻,推動人類對自己的瞭解。

在科學家試圖還原人類演化歷史的過程中,帕博不僅繪製出人類的近親尼安德特人的基因組圖譜,還為古人類的研究貢獻了寶貴的方法和技術,比如古DNA超淨實驗室。

利用分子生物學的方法研究古人類和其他古生物,這使得古人類學研究增加了一個全新而重要的視角,甚至在一定程度上開創了一個新的領域——古遺傳學(paleogenetics)。

同時,帕博是一位深深糾結於人與人之間關係的著名科學家。他坦陳自己是前諾獎得主的私生子,公開宣佈自己是雙性戀者。

前諾獎得主私生子,

從人文學院轉向醫學

從古到今,關於人類的起源與演化,人們提出過種種猜想,也試圖給令人信服的解釋。

在科學家試圖還原人類演化歷史的過程中,進化遺傳學家斯萬特·帕博 (Svante P0101bo) 不僅繪製出人類的近親尼安德特人的基因組圖譜,還為古人類的研究貢獻了寶貴的方法和技術,比如古DNA超淨實驗室。利用分子生物學的方法研究古人類和其他古生物,這使得古人類學研究增加了一個全新而重要的視角,甚至在一定程度上開創了一個新的領域——古遺傳學 (paleogenetics) 。

斯萬特·帕博1955年出生於瑞典的斯德哥爾摩,他的母親是從愛沙尼亞流亡到瑞典的化學家凱琳·帕博 (Karin P0101bo) ,父親為1982年的諾貝爾生理學或醫學獎得主、瑞典生物化學家蘇恩·伯格斯特龍 (Sune Bergstr02m)。

因為是非婚生子女,帕博從小跟隨母親長大。

在很小的時候,帕博就表現出對考古研究的興趣,他的房間堆滿了史前瑞典人制作的陶器碎片。

十三歲那年,帕博和母親一起到埃及度假,第一次接觸到木乃伊,萌生了研究木乃伊的想法。

因此,1975年最初進入烏普薩拉大學 (Uppsala University) 讀書時,帕博在人文學院學習科學史、埃及考古學、俄語等課程。不久,帕博就失去了興趣,兩年之後,他轉向醫學,之後又讀了一個分子遺傳學的博士學位。讀博期間,帕博接觸到了DNA克隆的技術,產生了利用這一技術研究古人類,尤其是研究木乃伊DNA的念頭。

值得一提的是,帕博曾公開宣佈自己是雙性戀者。

從木乃伊身上提取DNA

1984年,帕博成功地從一個死去兩千多年的木乃伊身上提取到了DNA,並分析了其中的一小段,其結果發表在東德科學院主辦的學術期刊《古代》 ( Das Altertum ) 上。

然而,當時的主流科學界鮮有人閱讀這個雜誌,無人注意到這一研究。雖有些沮喪,帕博繼續踐行自己的想法,嘗試在細菌中克隆從木乃伊身上提出來的DNA。

1984年11月,當帕博想辦法測序克隆出來的木乃伊DNA時,加州大學伯克利分校的一個實驗室報告了他們從一匹斑驢 (quagga) 的面板上提取出DNA並進行克隆,其結果發表在《自然》 ( Nature ) 上。斑驢是一種生活在非洲南部的動物,已經在1883年滅絕。也就是說,在帕博嘗試利用DNA克隆技術研究古代人類時,也有一群科學家做類似的事情。

與年輕的博士研究生帕博不同,該研究的負責人阿蘭·威爾森 (Allan Wilson) 是當時最負盛名的演化生物學家之一,也是“走出非洲”的現代人起源理論的主要建構者。1987年,威爾森和其學生透過對全球現代人樣品線粒體DNA的研究,提出現代人“所有的線粒體DNA都追溯到同一個女人”,而這個女人可能生活在二十萬年前的非洲,“線粒體夏娃”的假說對現代人起源的研究產生了深遠的影響。

受威爾森等人工作的鼓舞,帕博決定向《自然》投稿。1985年4月18日,帕博的論文“對古代埃及木乃伊DNA的分子克隆” (Molecular cloning of Ancient Egyptian mummy DNA) 登上《自然》封面,引發學界轟動,很多主流科學媒體都給予了報道。

1986年,帕博拿到了自己的博士學位,隨後來到瑞士蘇黎世大學的分子生物學研究所做博士後研究,後在英國皇家癌症研究基金 (Imperial Cancer Research Fund,現為倫敦癌症研究所) 短暫工作了一段時間。

1987年,帕博開始跟隨威爾森在加州大學伯克利分校做博士後做研究。當時,擴增特定DNA片段的聚合酶連鎖反應 (Polymerase chain reaction,PCR) 技術剛剛興起。在PCR技術的幫助下,帕博從威爾森實驗室剩餘的斑驢樣品中提取出DNA並進行分析,測序的結果顯示與1985年發表的結果相似。這意味著,古DNA的測序不僅可以更高效地進行,而且實驗的結果能夠被重複驗證。

在研究從佛羅里達州發掘出來的一個7000年前的美洲土著的大腦時,帕博提取了一些DNA,並修復了一段看似不同尋常的線粒體DNA序列的片段,卻發現它們此前在美洲土著人身上沒有出現過,而只在亞洲人身上存在。經過兩次獨立的實驗,結果依然如此。帕博很快意識到,這可能是現今的人的DNA汙染造成的。結果確實如此。

現代DNA汙染是古人類以及其他古生物研究一個普遍性的問題,尤其是在古人類研究中,即便是現代人面板上的一丁點顆粒都有可能毀掉最後的結果。

最懂尼安德特人的現代人

1990年1月,帕博來到德國慕尼黑大學,成為動物學研究所的正教授,開始了自己的獨立研究生涯。1997年他受邀擔任馬普協會在萊比錫演化人類學研究所的所長。

在德國,帕博的實驗室專注於開發研究古DNA的技術。為解決DNA汙染的問題,帕博和同事還搭建了世界上第一個古DNA研究的超淨室 (clean room) ,並設計出超淨室的工作規則。如今,超淨室已經成為世界上大多數古DNA研究實驗室的標準配置。

尼安德特人是1856年在德國尼安德河谷 (Neander Valley) 發現的一種古人類。1997年,帕博和同事報告了對尼安德特人線粒體DNA的測序結果,這是科學家第一次從已經滅絕的人類身上提取到DNA併成功進行了測序。

發現尼安德特人線粒體DNA的那個晚上,帕博深夜接到電話。他起床,穿過整座城市直奔實驗室,確認實驗結果基本無誤後,帕博才打開藏在實驗室冰櫃裡的香檳。然而,慶祝完後走回家的帕博輾轉難眠,第二天就開始計劃下一步應該怎麼做。首先,他安排學生完全重複這個實驗,等學生成功重複實驗後,他又找到一個獨立的實驗室再次重複實驗,當獨立實驗室重複了實驗結果後,他才決定撰寫論文。

在思考發表論文的刊物時,帕博原本在《自然》和《科學》之間選擇,考慮到文章篇幅(他不僅僅公開了實驗結果,還公開了實驗方法),最終選擇把這篇文章發表在《細胞》(Cell)。這篇論文宣告了,目前已經能夠透過一定的技術手段取得尼安德特人這種已經滅絕的古人類的DNA。

此後,帕博一直致力於對尼安德特人的研究。

2010年,他與同事重構出在克羅埃西亞一處洞穴發現的尼安德特人化石的基因組草圖,並發現尼安德特人與分佈在歐亞的人群的祖先可能有通婚。

2014年,帕博帶領同事完成了對丹尼索瓦洞的尼安德特人的全基因組的測序,其精度可以與現今人類基因組序列相媲美。同年,帕博講述自己和同事如何完成第一個尼安德特人基因組測序的著作《尼安德特人》 (Neanderthal Man) 出版。可以說,帕博是這個世界上最懂尼安德特人的現代人。

2016年9月初,斯萬特·帕博博士來到北京參加在中科院古脊椎動物與古人類研究所舉行的“人類演化與適應生存方式”學術交叉研討會。

因性取向差點錯過的婚姻

斯萬特·帕博是名副其實的科學明星,他的婚姻很有意思。他曾經在威爾遜的實驗室做博士後,與他一起做博士後的還有一位科學家,就是最早提出“線粒體夏娃”理論的斯通金博士,他是上文提到的阿蘭·威爾遜的學生之一。

帕博和斯通金博士同時愛上了實驗室的另一位女博士後,但是當時帕博覺得自己是雙性戀,不敢肯定自己要不要娶女博士,而在猶豫的過程中,女博士就和斯通金結婚了。

估計帕博博士傷心了一段時間,但他在事業上的研究從未停步,後來他被德國人從慕尼黑大學挖走,去了馬克斯·普朗克學會做所長。然後帕博開始到處招募人才,找到了全世界各個學科最 優秀的學者,然後斯通金博士也來這裡工作了。 這樣,帕博博士、女博士後和斯通金博士三個人又會面了。

見到女博士,帕博發現自己還是喜歡她,放不下她,而女博士估計也發現自己原來愛的還是帕博,於是女博士和斯通金離婚了,然後又嫁給了帕博。

這段感情很有戲劇性,從中也能看出來,對於科學家來說,愛情和資料一樣嚴謹、真實,喜歡參不得半點猶豫,猶豫了就不結婚;喜歡誰就和誰在一起,不管什麼狀態,什麼關係,也是很有趣了。

而斯通金博士也以科學研究為重,他仍然在馬普工作,並沒有因為被領導“搶了”老婆,顏面盡失而鬧得雞飛狗跳。

他們都是閃耀人類的科學家,在我們不知道的地方,在我們不知道的時間裡,做出著影響全人類的貢獻。

父親曾獲諾貝爾生理學獎或醫學獎

值得注意的是,斯萬特·帕博的父親蘇恩·伯格斯特龍(Sune Karl Bergström,1916年1月10日-2004年8月15日),曾於1982年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。

蘇恩·伯格斯特龍是瑞典生物化 學家,於1975年成為諾貝爾基金會的主席。 並於同年與本格特·薩米爾松共同獲得哥倫比亞大學的路易莎·格羅斯·霍維茨獎。

1982年,由於對前列腺素的研究,再與薩米爾松以及約翰·範 恩共同獲得諾貝爾生理學與醫學獎。

而歷史上,同一家族成員獲得諾貝爾獎的例子並不少。

例如,夫妻:Gerty Cori和Carl Cori獲得了1947年的諾貝爾生理學或醫學獎;May-Britt Moser和Edvard I。 Moser獲得2014年諾貝爾生 理學或醫學獎; 父子: Hans von Euler-chelpin(1929年化學獎)和Ulf von Euler(1970年醫學獎); Arthur Kornberg(1959年醫學獎)和Roger D。 Kornberg(2006年化學獎); 兄弟: Jan Tinbergen(1969年經濟學獎)和Nikolaas Tinbergen(1973年醫學獎)。