2022年诺贝尔生理学或医学奖解读<br>人类是如何演化而来的

2022-10-12 11:13:21 作者: 2022年诺

  10月3日,瑞典卡罗林斯卡学院诺贝尔委员会决定将2022年诺贝尔生理学或医学奖授予瑞典科学家斯万特·佩博,以表彰他在已灭绝古人类基因组和人类演化研究方面所做出的贡献。

  由斯万特·佩博开创的研究十分有趣,它对于认识我们人类的来历十分重要。今天,我们就向大家介绍由斯万特·佩博带动的古人类研究。

手持尼安德特人头骨复原模型的斯万特·佩博。

  2021年3月8日,比利时皇家自然科学研究所公布的在一处洞穴中发现的尼安德特人骨骼化石图片,图为上颌骨和下颌骨。

尼安德特人制造武器和工具想象图。

  发现尼安德特人

  是当今人类已灭绝的近亲

  在人类形成的过程中,有无数的谜团和空白需要弄清,更需要化石和基因的证据。斯万特·佩博的贡献主要在于基因上的发现,他的开创性研究催生了一门全新的学科——古基因组学。通过揭示和比较所有活着的人类与已灭绝的人类的遗传基因差异,斯万特·佩博初步解释了是什么奠定了我们成为今天独特的人类。

  目前一个主流认同的观点是,现代人类祖先大约在30万年前首次出现在非洲,如今地球上的所有人类都是他们走出非洲的后代。但是,现代人类也有一些很亲近的亲属,如尼安德特人(1856年在德国尼安德特河谷发现的一种古人类),大约在40万年前至3万年前在非洲以外地区发展并居住在欧洲和西亚,并且在3万年前灭绝了。大约7万年前,一群晚期智人(现代人)的祖先从非洲迁移到中东,然后从那里再迁徙到世界其他地方。晚期智人和尼安德特人在欧亚大陆的大部分地区共存了数万年。他们之间必然有某种关系,只是我们不了解而已。

  斯万特·佩博团队通过对尼安德特人的基因组进行测序发现,尼安德特人是当今人类已灭绝的近亲。斯万特·佩博和其同事首先从尼安德特人遗骸上提取到DNA并进行了测序,并于1997年公布了对尼安德特人线粒体DNA的测序结果。此后,佩博一直持续不断地追踪和研究尼安德特人与晚期智人的关系。2010年,斯万特·佩博与同事重构出在克罗地亚一处洞穴发现的尼安德特人化石的基因组草图,由此发现尼安德特人与分布在欧亚的晚期智人有杂交。

  斯万特·佩博同时调查尼安德特人与来自世界不同地区的现代人类之间的关系,发现来自尼安德特人的DNA序列与来自欧洲或亚洲的现代人类的序列,比来自非洲的现代人类的序列更相似。这意味着尼安德特人和晚期智人在他们共存期间进行了杂交。在具有欧洲或亚洲血统的现代人类中,大约有1%至4%的基因组来自尼安德特人。

  而且,佩博等人获得的基因组草图让人们了解到了尼安德特人的更多特点。将尼安德特人的30亿个碱基对与现代人的30亿个碱基对相比较,发现只有1000到2000个氨基酸是不同的,而现代人与黑猩猩的不同之处则有大约5万个。此外,一种名为FoxP2的基因可能是尼安德特人和现代人共有的,FoxP2基因与语言能力有关,这说明,尼安德特人有可能拥有与现代人相似的语言能力。

  尼安德特人与现代人的多重交流

  斯万特·佩博首先测序和发现了尼安德特人的基因组,为后来的研究打下了基础。

  后来的研究进一步提供了尼安德特人与晚期智人(现代人)杂交的更多证据和细节。2008年,由以色列特拉维夫大学学者组成的国际研究小组,在以色列西加利利地区Manot洞穴发现了一块5.5万年前的人类头盖骨,这块头骨既有尼安德特人的特征,也有现代人类的特征,是现代人与尼安德特人杂交的重要线索,也是非洲现代人迁徙到欧亚大陆的第一个化石证据。

  2016年2月17日,《自然》杂志再刊发论文,德国、美国、中国等国研究人员利用几种不同的遗传分析方法,确定大约10万年前尼安德特人和现代人之间发生了基因交流事件,这一时间远远早于此前各种推测与研究。

  德国莱比锡马普学会进化人类学研究所的一个团队分析了西伯利亚南部阿尔泰山脉一位尼安德特人和一位丹尼索瓦人(已灭绝的人种)的基因组和两名现代人的基因组,同时研究了两位尼安德特人(一位来自西班牙,一位来自克罗地亚)的第21号染色体的详细序列数据,发现一支很早与其他现代人分离的族群在10万年前曾向阿尔泰地区的尼安德特人转移了基因。

  后来的研究也表明,尼安德特人向现代人转移的基因中,一些可能是有益的,但其中大部分可能是中性的或对现代人有害的。一方面,尼安德特人的灭绝可能是因其基因不适应当时环境和现代生活;另一方面,有研究发现源自尼安德特人的遗传变异与包括心脏病、动脉壁增厚在内的12种疾病患病风险的增加显著相关。此外,美国范德堡大学的研究人员对2.8万人的DNA的特殊部分进行分析发现,尼安德特人的DNA产生抑郁症、烟瘾、日晒导致的皮肤损伤、新陈代谢较慢、血液凝结过多、帕金森病的几率更高。

  这些疾病也增加了尼安德特人灭绝的风险。但是,尼安德特人是如何灭绝的,还有待进一步研究。

  现代人与丹尼索瓦人的基因交流

位于俄罗斯西伯利亚的丹尼索瓦洞。

  斯万特·佩博等还发现了以前不为人知的古人类丹尼索瓦人在基因上与现代人的关系。

  2008年在西伯利亚南部阿尔泰山丹尼索瓦洞的古遗址中发现了一些化石,包括一块指骨和一颗牙齿,以及一些饰物,经测定化石的年代在4万年前,该化石为一名5到7岁的女性。2014年,佩博和同事完成了对丹尼索瓦洞手指骨的基因测序,结果更是令人惊奇:与尼安德特人和现代人类的所有已知基因组序列相比,丹尼索瓦洞手指骨的DNA序列是独一无二的。由此,佩博发现了一种以前不为人知的人类,命名为丹尼索瓦人。

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