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《尼安德特人》:斯万特·帕博凭什么重塑尼安德特人的历史

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度104票 浏览66次 时间:2019年1月31日 15:40
《尼安德特人》:斯万特·帕博凭什么重塑尼安德特人的历史

《尼安德特人》:斯万特·帕博凭什么重塑尼安德特人的历史

(化石网报道)据中国科学报(胡珉琦):一直以来,关于现代人起源有两种观点长期对峙,一种是非洲起源说,一种是多地起源说。争论的核心在于,亚、欧同时期的古老型人类,究竟是否被非洲走出的智人全部替代,那些古老型人类对现代人的演化是否存在贡献。这关乎“我们是谁”“我们从哪儿来”的天问。

古DNA研究的横空出世,打破了原先传统古生物学在这个问题上僵持不下的局面,因为它直接把古老型人类的遗传密码摆在了人们面前。

《自然》认为,如果有一个人的名字是与古DNA绑定在一起的,那非斯万特·帕博莫属。帕博是瑞典演化遗传学家,也是德国马普学会演化人类学研究所所长。从学生时期第一个偷测千年木乃伊DNA,到史上第一次绘制出尼安德特人的基因组图谱,他用了30年把一段科研生涯推向极致。

帕博的故事就是古DNA研究发展史的故事,他以自传书写的方式,还原了那段跌宕起伏的历史,历史的名字就叫《尼安德特人》。

“血淋淋”的科学家成长真相

20世纪80年代,一个尚未“出师”的在读博士,面对两条截然不同的职业道路时,会作何选择?一个是主流的前途可期的分子生物学,一个是神秘却难以看到未来的埃及古文物学。

帕博并未听从多数同伴的建议选择前者,而是选择了13岁起就迷恋上的古老历史,继而走出了一条属于自己的路——把考古带进分子时代。

为他引路的,是当时大名鼎鼎的演化生物学家艾伦·威尔逊以及聚合酶链锁反应(PCR)的发明者、后来的诺贝尔化学奖得主凯利·穆利斯。

在帕博此后的研究生涯里,有三篇文章奠定了他在学术领域的地位。

1984年,帕博悄无声息地成为了世界上第一个从死去两千多年的木乃伊身上提取DNA的人,一年之后,他的论文《对古代埃及木乃伊DNA的分子克隆》登上《自然》封面,引发了学界轰动。重要的是,他对非正统思想和项目超乎寻常的热情,让他注定成为一个与众不同的开创者。

12年之后,帕博在自己一手打造的跨学科实验室,首次从已经灭绝的古人类——尼安德特人身上提取到线粒体DNA并成功进行了测序,他的团队在《细胞》杂志报告了尼安德特人的测序结果,为艾伦·威尔逊“走出非洲”的现代人起源理论提供了铁证。

而到了2010年,尼安德特人的基因组草图完成,那个有关人类起源的故事发生了戏剧性的转折。帕博及其合作的50位科学家一起在《科学》上揭示了,今天除非洲以外的所有人都带有尼安德特人的遗传密码,这种古老的人类从未消失!

酷爱在阿尔卑斯山滑雪的帕博曾经说过,比那周围陡峭的雪景更为壮观的,是他们描述尼安德特人DNA序列的论文。那是生命的天书。

如果把古DNA研究领域比作阿尔卑斯群山,那么在后来者眼里,帕博无疑是在这个年代登顶勃朗峰的人。但是,仰望的心容易让人产生幻觉,登顶者之路是线性的,这是对科学的极大误解。

《尼安德特人》是国际肿瘤基因组协作组(ICGC)协调人、中国科普作家协会副秘书长夏志翻译的第十六本书,也是最有故事的一本。

它的特别之处在于,这不是帕博站在峰顶的侃侃而谈,而是他从头出发,追寻曾经翻山越岭的脚印,重温一次次被逼入绝境,又一次次绝处逢生的历程,为读者还原出的一条真实、跌宕的科研人生路。紧张到窒息,无助到想要放弃,一个“登山者”的所有痛苦体验,都在帕博的笔下喷涌而出。

在夏志看来,这才是科学家成长“血淋淋”的真相。

每一个杰出的科学家都携带着一部科学史,无论是对科研人员,还是有志投身这项事业的学生而言,那些人通向成功的路,永远比成功本身更有启示意义。

对待科研,他寸步不让

1987年,扩增特定DNA片段的聚合酶连锁反应(PCR)技术兴起,这使得扩增古代材料中微量DNA成为可能,但这项技术对研究人员挑战巨大。老旧样本的保存条件不利,含有可获取的DNA非常有限,甚至完全没有,即便通过PCR也很难做到。因此,从科学的角度,系统建立可靠的DNA扩增流程非常重要。

但帕博很快意识到,现代外源DNA污染实验是个严重的问题。它甚至造成了古DNA研究领域此后长达十几年的低谷期。

所谓外源DNA污染,指的是任何接触过古代标本的人、检测仪器甚至是环境中的DNA片段都可能进入样本,并被当成是残存的古DNA,从而毁掉整个实验。

1990年,来到慕尼黑大学开始独立科研生涯的帕博做的第一件事,就是“为人类历史研究注入新的严谨风貌”。

他用近乎疯狂的偏执,建起了世界上第一个古DNA研究的洁净室,他为实验制定“可靠性准则”,以及一系列工作铁律。那些步骤要求看上去就像充满神圣感的仪式内容,不容丝毫亵渎。

团队尽力做到一丝不苟,帕博依旧夜不能寐地担心污染问题,即便如此虔诚,他们仍旧一次又一次无功而返。

然而,就在帕博团队煞费苦心地开发方法进行检测和消除污染时,他发现,《自然》《科学》却发表了一系列华而不实的论文,争相寻找超级古老DNA,这在当时的技术条件下简直是天方夜谭。团队千辛万苦得到的那点可怜的数万年之久的DNA序列,在那些文章面前不值一提。

他不止一次地看到,科学的进步是一个痛苦的过程,“说服你最亲密的伙伴以及全世界的大部分人好好考虑新的想法需要很长的时间”。

在夏志的印象中,帕博待人谦和,“唯独对科学问题,他寸步不让”。那一时期,他甚至不惜化身“PCR警察”,对污染数据打假。

作为帕博的学生,坚持以事实为导向的严苛作风,对中科院古脊椎所古DNA实验室主任付巧妹确立科研态度,也产生了重要影响。

她在本书的推荐序中说:“每当得到一个可能改变之前认识的结果时,我的第一反应经常都是‘我是不是犯了什么错误’,担心样本有污染或者分析方法有错,接着就是不停地自我找碴和论证。所有找碴的办法都试过了,确信无疑后,我才能高兴地放松下来。”

科学发展的反复无常

20世纪90年代末,随着帕博团队成功提取并测序尼安德特人的线粒体DNA,“线粒体夏娃”的假说得到了证实,支持所有现代人都是从非洲走出的智人进化而来,而不是多地起源。可实际上,关于人类起源模式的对峙并未减弱,因为这个证据并不完整。

线粒体DNA的局限在于,它只能通过母系遗传,要找到现代人类与尼安德特人的准确关系,必须依靠核DNA。可是,在提取物中,核DNA的数量只有线粒体DNA数量的1/1000~1/100,除非扩增技术出现巨大进展。

在这之前,帕博团队只能一边努力改进提取技术,一边祈祷实验室成员能活得足够长。

2000年初,“第二代测序法”诞生,它被寄希望于从根本上改变古DNA以及其他许多生物学研究。帕博于是决定在他一手创建的德国马普学会演化人类学研究所,正式启动尼安德特人基因组计划。

可这个计划很快便遇到了瓶颈,当时的二代测序法尽管使获得DNA序列的效率得到提高,但仍需要基于足够多的骨骼样本。

如何从当年的东欧国家取得珍贵的标本,是一场科学以外的较量,但对帕博来说,他甚至不清楚对手究竟是谁。最令人失望的是,他倾尽人脉以及所有的斡旋能力,得到的骨头根本无法支撑他完成测序工作。

那一刻,所有的努力化为乌有。除了等待下一次技术的重大革新以外,他们已经无计可施了。但也只有帕博相信,那还不是他们的极限。

他想起了年轻时曾在瑞典接受过的军事训练,包括战犯审讯训练,其中一个手段就是一遍又一遍重复询问同一个问题。他用这种近乎“残忍”的方式,逼迫自己的团队,提取和扩增技术无法突破,唯一的办法就是如何减少实验过程中的DNA损失。最终,他们找出并改进了造成DNA损失的步骤,而这是实实在在逆转乾坤的进步。

但好景不长,让帕博再次陷入绝望的,是他们的实验结果受到了来自外源DNA污染的质疑……

夏志说,帕博和尼安德特人长达25年的“纠葛”,淋漓尽致地呈现了科技发展过程的反复无常和辛酸。

这不仅有来自人类本身探索未知的局限,还如帕博所揭示的,“科学研究是一项社会工作,其中位高权重的人和具有影响力的学者所主张的教条,经常决定了科学的‘常识’”,这会阻碍更多科学家客观地、不偏不倚地追求真理。

但与此同时,这一过程也让人看到到,唯有包容、开放、合作的心态,才能在科学研究的危机笼罩之时,将团队凝结成冲破阴霾的最终力量。

记者手记

在读到本书后半部分时,有个细节不禁让我笑出了声。

工作了一天的帕博特别疲倦,但5岁的儿子正是闹腾的时候。孩子睡着以后,一个疯狂的问题困住了他:如果今天所有人都带有1%~4%尼安德特人的基因,那么,在精子和卵子产生、结合过程中,DNA片段随机搭配,就可能产生一个奇怪的结果——有一个孩子一出生就完全是尼安德特人,而且这个孩子正好是他桀骜不驯的儿子?

帕博特别认真地计算了这件事的概率,结果这个数字是一个零和小数点后76000个零,再加上一些数字。也就是说,期待未来有一个真的尼安德特人走进实验室为他提供血液样本的可能,不存在!

这样的帕博,简直“可爱到犯规”。

帕博的坦率和直白也给我留下了深刻的印象,比如他诉说他非婚生子的身世,他充满戏剧性的爱情经历,以及他如何与曾经最亲密的伙伴短兵相接、分道扬镳的往事……

他虽初出茅庐就锋芒毕露,但科研之路上遭受反复的挫败,时常让他被情绪所左右。烦躁时会对学生大声说话,冷言冷语,但事后又十分懊悔;得不到化石,气得只想尖叫和乱踢;黔驴技穷时,委屈地想在组会上大哭一场……

科学家的形象不是被建构或者筛选出来的,而是像这样,一个个真实的故事、动作、表情还原得到的,偏执、疯狂、虔诚,都是他们科研人生的一部分。

无论是对科学研究的具体问题,还是对科学家这个职业本身,我们面对真实的态度,决定了我们能够多大程度上理解科学。

最后,这本书真正击中我的,是帕博无论何时都任由那颗好奇的心肆意放逐。正是这种自由浪漫的底色,让他不管遇到多大困难,都无所畏惧。

我想,这是科学精神最完美的诠释!
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