對古生物學執著的“諾二代”
Svante P??bo 博士在 1955 年出生于瑞典首都斯德哥爾摩，母親 Karin P??bo 是位化學家，父親 Sune Bergstr?m 就厲害了，也是位生物化學家，1982 年因對前列腺素和相關物質的發現獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。果然是有其父必有其子呀！
圖 1. Svante P??bo 博士 (左);
P??bo 的父親，生化學家 Sune Bergstr?m (右)
(圖片來源：維基百科)
P??bo 于 1986 年在烏普薩拉大學(Uppsala University) 獲得博士學位，但當時并不是研究古遺傳學，而是腺病毒對免疫系統的調節。出于對古生物學的熱愛，他瞞著博導偷偷地在晚上和周末搗鼓木乃伊。在研究博士課題之余，P??bo 從一具 2400 年前的埃及木乃伊的細胞中分離出 DNA，克隆出了長達 3400 堿基的 DNA 片段。這一結果發表在 Nature雜志上，引起了不小的轟動，這畢竟是以當時的技術來看不可能完成工作。之后不久，P??bo 加入了 Allan Wilson 教授的課題組，沉浸研究已滅絕動物的基因組。但他最感興趣的還是原始人，他想找到究竟是什么讓人類成為人類，以及哪些基因變化促進了現代人類進化。
1997 年，P??bo 和 Krings 等人在 Cell雜志上發表了一篇文章——尼安德特人 DNA 序列及其和現代人類起源的關系——這是首次確定了尼安德特人基因組的研究。他們克服了 DNA 污染的問題，從尼安德特人 (已經滅絕的現代人類近親) 的右肱骨中提取了 DNA，使用 PCR 進行了擴增并測定了 mtDNA 序列，同時還與人類參考基因組進行了比較[1](據說這是他用超強的社交能力說服了德國博物館館長，允許他從 1856 年在德國西部發現的珍貴的尼安德特人標本中提取樣本)。
圖 3. P??bo 等人從尼安德特人標本的右側肱骨中取出的樣本[1]
研究發現，現代人類和尼安德特人的 mtDNA 序列平均差異數量大約是現代人類之間的三倍，但大約是現代人類和現代黑猩猩之間的一半。尼安德特人 mtDNA 序列位于現代人類 mtDNA 變異范圍之外。系統發育分析發現，將非洲人序列與數據庫中非非洲人和尼安德特人序列一起進行測試時，它們都被歸為一組[1]。
這些結果表明，人類 mtDNA 基因庫起源于非洲，尼安德特人并未向現代人類貢獻 mtDNA。但這并不排除尼安德特人為現代人類貢獻了其他基因的可能性。
新學科的創立
憑借這一開創性發現，P??bo 建立了一個全新的科學學科——古基因組學(paleogenomics)。
在之前的研究基礎上，P??bo 還發現了一種以前不為人知的古人類丹尼索瓦人。2008 年在位于西伯利亞阿爾泰山脈的丹尼索瓦 (Denisova)洞穴中出土一具少女骸骨。P??bo 與同事通過少女的指骨提取出 mtDNA，經測序鑒定后發現，這是一種未知的原始人 mtDNA，與現代人類和尼安德特人 mtDNA 有共同祖先，是源自非洲遷出的古人類[2]。P??bo 等人將這類原始人命名為丹尼索瓦人(Denisovans)。重要的是，P??bo 還發現，在大約 7 萬年前智人離開非洲后，基因從這些現已滅絕的古人類轉移到了智人身上。這種遠古的基因流動和現代人類的身體機能有一定的聯系，例如這些基因影響我們的免疫系統對感染的反應。P??bo 的這一發現使人們對人類進化史有了新的認識。智人走出非洲時，至少有兩種已滅絕的古人類存在于歐亞大陸，尼安德特人在西部，而丹尼索瓦人在東部。智人在向外擴張和遷移過程中，他們不僅與尼安德特人相遇，還與丹尼索瓦人產生后代。
P??bo 的研究結果已被用于完善“走出非洲”模型，在該模型中，所有現代人類都可以通過一條完整的線路追溯到非洲。
圖 4.P??bo 的發現為智人從非洲遷移至世界各地這一觀點提供了有力證明。
尼安德特人生活在歐亞大陸的西部，丹尼索瓦人生活在東部。當智人遍布非洲大陸時，生出混血后代，并在現代人類的 DNA 中留下了痕跡[3]
圖 5. 現代人類、尼安德特人、丹尼索瓦人和類人猿之間的進化關系圖。
500-1000 萬年前類人猿與人類 (綠色分支) 發生種群分離，30-70 萬年前現代人類 (橙色分支) 與尼安德特人、丹尼索瓦人發生種群分離[4]
P??bo 深耕該項研究幾十年，并持續至今。去年，P??bo 及其同事發現，現代人基因組中存在的預防嚴重 COVID-19 相關的基因組區域是來自于尼安德特人，這一研究在 PNAS雜志上發表[5]。
盡管古生物學并不算是個熱門學科，但 P??bo 博士用自己的熱愛照亮了這一研究領域。P??bo 博士及其同事的發現進一步推進了現代科學對人類起源和進化的研究進程，這對人類進化史的完善具有深遠影響。
參考文獻
1. Krings M, P??bo S, et al. Neandertal DNA sequences and the origin of modern humans. Cell. 1997 Jul 11;90(1):19-30.
2. Krause J, P??bo S, et al. The complete mitochondrial DNA genome of an unknown hominin from southern Siberia. Nature. 2010 Apr 8;464(7290):894-7.
3. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2022.
4. P??bo S. The human condition-a molecular approach. Cell. 2014 Mar 27;157(1):216-26.
5. Zeberg H, P??bo S. A genomic region associated with protection against severe COVID-19 is inherited from Neandertals. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Mar 2;118(9):e2026309118.
