作者:田瑞颖 孟凌霄 胡珉琦 来源:中国科学报微信公号 发布时间:2022/10/3 23:08:02
选择字号:
首个诺奖就爆冷!新科得主帕博:可爱到犯规,偏执到疯狂

 

“今年第一个诺奖,就爆了大冷门!”

10月3日,2022年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。瑞典科学家斯万特·帕博(Svante Pääbo)获奖,以表彰他“在已灭绝古人类基因组和人类进化方面的发现”。不少关注者直呼“冷门”。

执着,是付巧妹对他最大的评价。付巧妹是他曾经的博士生,如今已是科院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任,当《中国科学报》联系上她时,她给导师写的祝贺邮件还没来得及发送。

2022年诺贝尔生理学或医学奖得主斯万特·帕博(Svante Pääbo)

图片来源:诺贝尔奖委员会官网

《中国科学报》:你认识的诺奖得主是怎样的人?

付巧妹:他非常执着,兴趣导向非常明确。1997年起,他就一直担任马普进化人类学研究所所长,古基因学可以说是他从无到有开创的,他一直坚定进行着这项研究。

《中国科学报》:该研究为何能获诺奖?

付巧妹:经过近十几年的发展,古基因学领域的研究产生了很大的辐射影响,除了基因组本身以外,还对我们现代人有很深的影响,比如功能性基因,以及解开其他一些人类未解之谜等。

此外,古基因学还影响了其他领域的研究,包括人类、动物和病原菌等,可以说是辐射到了各个领域。

《中国科学报》:他的哪些品质或者习惯,对你做科研有很深的影响?

付巧妹:他的执着让我深受影响,尤其是发现重要研究时,他的第一反应从来不是有多开心,而是思考这个结果是否可靠,要用各种方式去验证,更多的是去证明这个发现是不是错了,是不是有问题。这对我们是一个很大的警醒。

他,凭什么重塑尼安德特人的历史

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!

这是帕博在自己书中描述的自己。这样的他,简直“可爱到犯规”。

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。

每一个杰出的科学家都携带着一部科学史

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。

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”。

作为帕博的学生,坚持以事实为导向的严苛作风,对科院古脊椎所古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……

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。

参考书目:斯万特·帕博《尼安德特人》

 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
相关专题:2022年诺贝尔奖
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
“人造太阳”逐日梦 “聚变合肥”加速度 “奋斗者”号到达克马德克海沟最深点
时隔21年,大果五味子野外回归 海上风电与海洋牧场融合发展项目并网发电
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文