作者:杨宝宝 来源:澎湃新闻 发布时间:2022/7/21 10:33:30
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付巧妹:破译古代人类基因密码

 

人类的演化有太多不解之谜,所孜孜追问的无非是“我们是谁,我们从哪里来?”关于人类演化的历史有一个精妙的比喻:将地球的46亿年历史压缩成一天,人类在最后的38秒以南方古猿的身份登场。古猿何以演化为今天的你我?共存时间里古人类和早期现代人如何互动?早期现代人是怎样迁徙扩散的?新兴而前沿的古DNA研究为破解最后这“38秒”里的许多谜题提供了新的可能,而中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的付巧妹正是这一领域的领军人物之一。

近日,第十七届“中国青年女科学家奖”颁奖典礼在京举行。付巧妹等20位女科学家登上颁奖舞台。这位“80后”女科学家在古DNA研究领域取得了许多突破,是《自然》期刊评选的“中国十大科学之星”之一,带领团队推动我国古遗传学研究进入世界前列。

研究“我们是谁”“我们从哪里来”

上世纪80年代,古DNA研究应运而生,并在本世纪初开始大放异彩。“通过古DNA,我们能够直接观察到古代个体的遗传成分和基因的混杂模式,而且每一个个体的古基因组数据在很大程度上能反映群体的遗传特征。所以在这种情况下,我们即便只是通过一个个体的基因组,也能了解到跟他这个群体相关的遗传信息和动态变化,回到过去。”

付巧妹通俗地解释了古DNA研究的原理,通过提取古人的DNA,她的团队逐渐勾勒出东亚人群遗传演化的图谱。

2017年,付巧妹与团队通过开发的古DNA捕获技术成功获取四万年前北京田园洞人的古基因组,发现田园洞人已呈现亚洲人的遗传特征,但没有直接后代延续至今。这是中国第一例人类古基因组,也是目前为止东亚最古老的早期现代人基因组,《Science》(《科学》)期刊评价其填补了东亚在地理和时间尺度上的巨大空白。该基因组及研究为东亚人群遗传演化研究正式打开局面。

自此付巧妹与团队针对中国更多不同时间和地点的重要人类古基因组及相关研究频频在《Nature》、《Science》、《Cell、Molecular Biology and Evolution》等国际SCI期刊上发布,为我国古DNA领域的快速发展奠定了基础。例如,通过大规模捕获测序中国南北方人群的古基因组,付巧妹揭开了东亚,尤其是中国近万年来现代人群的南北分化格局、迁徙扩散模式及遗传混合历史的面纱;通过系统性解析我国黑龙江、广西、福建和新疆等地更长时间尺度下人群的古基因组,付巧妹绘制出东亚四万年来人群的动态遗传图谱及特有适应性基因的选择机制,系统还原新疆五千年来人群的遗传演化与交流互动历史。

随着“东亚人群演化”的拼图在付巧妹与团队的努力下一点点得以拼凑,我国一改在古DNA领域的滞后局面,国际地位与日俱增。去年,人类全基因组草图发表20周年纪念之际,付巧妹受《科学》杂志特刊邀请,领衔在人类古基因组领域发表研究综述,首次系统梳理数万年来世界范围古人群迁徙交流动态与遗传演化格局,彰显了我国在古DNA领域的国际话语权与重要影响力。

除了寻找中国以至亚洲现代人的祖先,付巧妹也在寻找着现代人的旁系亲属——已灭绝古人类的踪迹。至少在20万年前,丹尼索瓦人曾与现代人祖先共同生活在地球上。付巧妹在位于青藏高原北缘白石崖洞的沉积物中获取了丹尼索瓦人线粒体DNA。这是在中国考古遗址沉积物中提取已灭绝古人类DNA的首个成功案例。她首次从遗传学角度证明丹尼索瓦古人类的时空分布。

丹尼索瓦人的灭绝有没有可能是因为某种病毒?“我觉得不太可能,因为如果有,一定会在DNA中找到证据。”付巧妹给出了她的观点。在她看来,要是能进一步获得灭绝古人类的内源核DNA,很多问题都能迎刃而解。

“我们现在很关注的一个方向是人类演化跟古微生物的结合,特别是跟疾病演化的结合。”疾病和人类长期共存,两者都在这种共存中不断演化,付巧妹说,这是她的团队现在关注的问题。现在大家对疾病的溯源问题非常关注,他们接下来的工作一方面是追溯一些致病病原体的远古演化过程,另一方面则是除病原体以外,追溯一些工业化之后频率增高的疾病,比如口腔疾病,在特定历史时期的演变过程。

例如,他们会从过去人群相关的病原体和口腔微生物去研究,关注从古至今的人类和微生物的协同演化,两者长期的相互作用。在漫长的演化过程中,很多信息都丢失了,但对于人类具有很重要的意义。付巧妹团队所做的,就是通过直接提取过去的微生物信息,在一个长的时间尺度下去反映整个演变和选择的过程。

“这些工作不仅仅是建立在我们本身的兴趣上,更重要的是,他们对现在人们的健康会有一些启示,我们需要去关注这些问题,这些可能会为我们理解现在人类的健康问题提供很重要的遗传学信息。同时,通过了解古代人类在与微生物协同演化的过程,也对现代或是未来人类对环境的适应问题会有一些启示。” 付巧妹说。

坚持科研的秘诀是热爱和永葆好奇心

除了科研工作,付巧妹还积极投身于科普工作。她发表了《解读史前人类遗传混血史——普遍发生的混血现象》、《我是谁我从哪来?古DNA将揭开人演化的面纱》、《阿尔泰尼安德特人含有早期现代人类基因》、《我们紧接着又提了个问题:我们更像古南方人还是古北方人呢?》等大量科普文章,也经常登上电视、网络平台演讲,向大众普及古DNA研究这一新兴前沿、交叉学科,提升公众对于人类起源与演化进程的认知。

“不管是在什么领域,做科研主要还在于自己是否喜欢。其实从培养学生来说,我们是希望找到真正喜欢这个学科领域的人。” 古DNA学科相对冷门,作为一个新兴学科,大众对其了解有限。付巧妹笑言,他们花费很大精力去做这么多科普工作,每年举办分子古生物学的暑期课程,很大程度上是为了寻找有潜力并对这个领域感兴趣的学生,“我们的初衷就是想找到并培养对这个领域热爱的人。学科的发展需要真正喜欢它的人去在这个领域里专注、持续地探索,哪怕只有一个人,都是学科发展的力量。”

女性是科研领域不可或缺的力量,但女科学家在科研这个领域总面临更大的挑战与困境。付巧妹在女科学家之外,也有很多其他身份,她是一位妻子,是一个女儿,也是三个孩子的母亲。

“我们总会有多重身份,在不同的情况下,你的身份是不一样的,你所承担的责任也不一样。” 在其他身份之下,付巧妹同样面临诸多挑战。但在做科研时,她会专心沉浸于科研这个“平行空间”,不去考虑其他。

“我在做科研的时候,从来没有想过自己的性别,不一定非要强调女性或者男性的不同,因为在科研的过程当中,本身工作就必须要做到高要求、高精尖的程度,跟女性、男性没有关系,这是作为科研工作者本身的追求。” 付巧妹认为,身为科学家,做科研时最重要的是永葆好奇心,这样在探索过程中才能不放弃、不设限,一旦失去好奇心,就可能会很安逸地停留在自己熟悉的领域,在舒适区里,就会失去很多的动力,不愿意再去尝试、去挑战了。

而回到家庭中,她会转换身份,回到自己作为母亲、妻子、女儿的身份,做出相应的努力。人的精力有限,在频繁转换身份的过程中,如何适当分配精力,平衡自己的生活是最大的挑战。付巧妹也曾因为付出太多精力影响身体健康,但她最终找到了那个“平衡点”。

“在这个过程当中需要强调一点,并不是非要去迎合对于这个身份的要求,是你自己要把握好你想要的是什么,你要平衡的是什么。在平衡的过程里会需要你舍弃一些事情,去抓住你最想做的事情。” 付巧妹说。

她建议女性科研工作者,最重要的还是要“顺应本心”,如果对某一个科研方向很感兴趣,就应该听从内心的声音,“只有顺应本心之后,才有勇气和有毅力去坚持下来。当然并不是说科研一定是苦的,而因为内心的喜欢和热爱,会让你很享受科研的过程,即使很累或是遇到难题也可以很开心去面对。当然科研探索的过程里必然是需要付出的,但这种付出也很幸福。”

 
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