古基因组学研究斩获了诺奖
□ 记者 王潇雨
我们从何而来？是什么使我们成为独一无二的人类？北京时间10月3日，2022年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，瑞典遗传学家斯万特·帕博因“在灭绝古人类基因组和人类进化方面的发现”获奖。他建立了一门全新的科学学科——古基因组学，为人类探索自身的独特之处奠定了基础。
明确史前人类和现代智人的“亲戚”关系
“帕博的研究破解了已经灭绝的尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组，增强了人类对自身进化历史的认识，大大丰富了我们对史前人类演化历史的认知。”广州大学生命科学学院何锴教授说，此前，绝大部分的古人类研究主要是基于形态学开展的，主要是比较化石和现代人形态上的异同。这种研究往往是提供一些假说，并未得到实质性的验证。比如，两个在进化上差异很大的物种，由于生活在相同或相似的环境中，其形态在进化过程中会逐渐靠近。而对于不反映到形态上的特征，比如生理和遗传层面上的差异，形态学研究就无能为力了。
“帕博团队开创性地使用古基因组学的研究方法，直接从几千至几十万年的化石材料中提取DNA，进行基因组测序，这一技术可以测不超过100万年的古DNA。他们的研究证实尼安德特人是早期智人的一种，并且在研究过程中发现了另外一个灭绝的支系——丹尼索瓦人。”何锴介绍，这些发现还原了欧亚大陆古人类的分布和遗传信息。
中国科学院昆明动物研究所张晓明研究员介绍，丹尼索瓦人主要分布在欧亚大陆东部，我国就有不少丹尼索瓦人的化石。从现有的信息来看，丹尼索瓦人似乎有非常丰富的遗传分化，对现代智人的基因组同样是有贡献的。
除丹尼索瓦人外，欧亚大陆还有其他古人类，特别是在30万年前到10万年前，我国有丰富的古人类化石。“无论他们是我们已知的古人类、现代人类，还是未知的类群，揭示他们的基因组才能够解读古人类和现代人类的关系。这方面的潜力和想象空间非常大。”何锴说。
张晓明提到，由于DNA存在一定的半衰期，古DNA的研究是有时间上限的，大致是100万年。相对于DNA来说，蛋白质能保存更长时间，最近关于古蛋白质的研究能够帮助人类跨过100万年这个门槛，揭示更早的古人类及其他动物的演化进程。
为探索人类疾病的分子机制提供新视角
“在没有测出尼安德特人基因组之前，我们能找到的和人类关系最密切、有遗传信息的生物种是黑猩猩和倭黑猩猩。但是，当我们发现人类和黑猩猩的某个基因存在差异的时候，很难判断这是随机突变的结果，还是适应性进化的产物。对尼安德特人、丹尼索瓦人基因组的解析，为我们研究人类的独特性提供了一个更准确的参照系。”何锴解释，换句话说，只需要找智人和尼安德特人的差异就可以了，这会大大减少基因筛选的工作量。
何锴举了个例子，今年9月《科学》期刊刊登的一篇论文（帕博是作者之一）提到，研究人员发现智人的一个基因TKTL1（转酮醇化酶）和尼安德特人的相比，第317位氨基酸存在一个碱基替换。
何锴说：“这是科学家发现的为数不多的和神经发育相关的基因存在氨基酸替换。单个氨基酸替换会增加放射状胶质细胞的数量，促进大脑额叶中基底神经祖细胞的丰度，促进现代人类大脑皮层产生更多的神经元。”
“而且，这些研究为疾病分子机制的探索提供了另外一种思路和外部视角。有些我们现在看起来是有害的基因突变，在早期人类演化过程中，可能是为了适应某种特殊的环境而产生的，在当时是对人类祖先生存繁衍有利的突变。这也提示我们，在寻找疾病致病机理和治疗方案的时候，也许可以从其他生物身上去寻找线索。”何锴说。
“基础科学研究虽然不能直接指导临床研究，但是会帮助我们构建牢固的科学知识体系。就好像地基和楼房的关系，只有地基扎实，楼房才不容易倒。比如，我们只有知道DNA双螺旋结构之后，才有可能理解遗传疾病的遗传属性和发病机理。阿尔茨海默病现在还不能被治愈，很大程度上是因为我们还未能完全理解大脑发育和大脑功能的分子机制。”何锴强调，新的科学知识和技术的积累不是一蹴而就的。
