2022年诺贝尔生理学或医学奖解读人类是如何进化的

　　10月3日，瑞典卡罗林学院诺贝尔委员会决定将2022年诺贝尔生理学或医学奖颁发给瑞典科学家斯万特佩博，以表彰他对研究灭绝的古代人类基因组和人类进化做出的贡献。

　　斯万佩博发起的研究非常有趣，它对了解我们人类的来历非常重要。 今天，我来介绍一下斯旺特佩珀领导的古代人类的研究。

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发表的在洞穴中发现的尼安德特人骨骼化石的照片。 为上颌骨和下颌骨。

　　尼安德特人绘制了武器和工具的想象图。

　　找到了尼安德特人

　　是今天人类灭绝的近亲

　　在人类形成的过程中，需要揭示无数的谜题和空白，需要化石和基因的证据。 斯旺特佩博的贡献主要是基因上的发现，他的开创性研究产生了新的学科——古基因组学。 通过揭示和比较所有活人类和已灭绝人类的基因差异，斯万特佩珀初步说明了我们为成为今天独特的人类构建了什么。

　　现在，主流认识是现代人类的祖先约30万年前首次出现在非洲，现在地球上所有的人类都是走出非洲的子孙。 但是，现代人类也像尼安德特人( 1856年在德国尼安德特河谷发现的古代人类)一样，从约40万年前到3万年前在非洲以外的地区发展起来，居住在欧洲和西亚，3万年前灭绝了。 大约7万年前，从非洲移动到中东，再从那里移动到世界其他地方的末期智人(现代人)的祖先的小组。 晚期智人和尼安德特人在欧亚大陆的大部地区共存了数万年。 他们之间必然有某种关系，只是我们不知道。

　　素万那普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灭绝的近亲。 斯万佩博及其同事首先从尼安德特人遗骸中提取DNA并进行测序，1997年发表了尼安德特人线粒体DNA的测序结果。 此后，佩博不断跟踪和研究尼安德特人与晚期智人的关系。 2010年，斯旺佩博和同事重建了在克罗地亚洞穴发现的尼安德特人化石的基因组草图。 由此可知，尼安德特人与分布在欧亚大陆的晚期智人杂交。

　　素万那普同时调查了尼安德特人和来自世界各个地区的现生人类的关系，发现来自尼安德特人的DNA序列和来自欧洲和亚洲的现生人类的序列比来自非洲的现生人类的序列更相似。 这意味着尼安德特人和晚期智人共存的时候进行了杂交。 欧洲和亚裔现代人中约1%到4%的基因组来源于尼安德特人。而且，佩博等人获得的基因组草图让我们更多地了解了尼安德特人的特征。 对比尼安德特人的30亿碱基对和现代人的30亿碱基对，发现只有1000到2000个氨基酸不同，而现代人和黑猩猩的差异约有5万个。 此外，FoxP2基因可能为尼安德特人和现代人共有，FoxP2基因与语言能力相关，表明尼安德特人可能具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

　　斯万佩博首先测序和发现了尼安德特人的基因组，为后续研究奠定了基础。

　　后续研究进一步为尼安德特人与晚期智人(现代人)杂交提供了更多的证据和细节。 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地区的Manot洞穴中发现了5万2008年前的人类头骨。 这块头骨既有尼安德特人的特征，也有现代人的特征，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批化石的证据。

　　2016年2月17日，《自然》杂志再次刊登论文，德国、美国、中国等国的研究者采用几种不同的遗传分析方法，确定约10万年前尼安德特人与现代人之间发生了基因交流事件。 这个时间远远早于此前的各种猜测和研究。

　　德国莱比锡马普学会进化人类学研究所的团队分析了西伯利亚以南部阿尔泰山脉的尼安德特人和丹尼索瓦人(灭绝种族)的基因组和两名现代人的基因组，同时分析了两名尼安德特人(来自西班牙的人，来自克罗地亚)

　　后来的研究表明，尼安德特人转移到现代人身上的一些基因可能是有益的，但其中大部点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由于其基因不适应当时的环境和现代生活，另一方面，研究表明源于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种疾病的患病风险增加显著相关。 另外，美国范德比尔特大学的研究人员分析了2万8000人DNA的特殊部点，发现尼安德特人的DNA有抑郁症、烟瘾、晒黑导致的皮肤损伤、新陈代谢迟缓、血液过度凝结、帕金森病的概率很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，还需要进一步的研究。

　　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。

　　斯万托佩博等人还发现了此前不为人知的古人丹尼索瓦人和现代人在基因上的关系。

　　2008年，在西伯利亚以南部阿尔泰山丹尼索瓦洞的古代遗址中，发现了指骨和牙齿、装饰品等化石。 化石被测定的年代是4万年前，该化石是5至7岁的女性。 2014年，佩博和同事完成了丹尼索瓦洞指骨的基因序列。 结果更令人惊讶的是，与尼安德特人和现代人已知的基因组序列相比，丹尼索瓦洞指骨的DNA序列是独特的。 由此，佩博发现了一个之前不为人知的人——丹尼索瓦人。

　　随后，斯旺特佩博对比研究了来自世界不同地区的现代人的基因组序列，发现丹尼索瓦人也与现代人发生了基因交流，表明两种人之间存在杂交。 这种关系首次出现在美拉尼西亚和东南亚其他地区的人们身上，那里的个体拥有丹尼索瓦人6%的DNA。

　　后来更多的研究发现了丹尼索瓦人，认为他是一个灭绝的种族，可能在更新世(约259万年前至11700年前)晚期居住在亚洲大陆。 丹尼索瓦人也直立行走，但身体结构与现代人和尼安德特人不同。 发现丹尼索瓦人和尼安德特人是姐妹群关系(由同一祖先派生的两个分支)。 巴布亚新几内亚现代美拉尼西亚人中约有6%的人与丹尼索瓦人有相同的基因。 也许美拉尼西亚人的祖先在亚洲东南部与丹尼索瓦人相遇杂交，美拉尼西亚人的祖先来到巴布亚新几内亚。

　　其他研究表明，非洲民族与丹尼索瓦人没有接触的丹尼索瓦人曾在中亚长期居住。 与位于东边和南边的东亚、南亚的民族也有过DNA交流。 基因组比较分析表明，部分大洋洲民族体内丹尼索瓦人基因比例最高。

　夏尔巴人和丹尼索瓦人的基因交流

　　丹尼索瓦人和现代人的基因交流有最有名的礼物，他们把EPAS1基因转移到了现代人身上。 这在西藏的藏族人和夏尔巴人中很常见。 国际团队的研究结果发表在2014年《自然》杂志上。

　　该国际团队对40名藏人和40名汉族人的EPAS1基因进行了比较和检测，结果显示藏人有变异的EPAS1基因，可以稍微提高红细胞和血红蛋白的水平，可以提高氧供，没有副作用但是汉族和其他长时间不在高原居住的人的EPAS1基因没有变异，去高原会导致供氧不足和其他心血管系统的副作用。将已灭绝的人类近亲尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA序列进行比较后，确认了EPAS1基因来自丹尼索瓦人。 生活在高原的藏族和夏尔巴人都有变异的EPAS1基因，表明丹尼索瓦人也与藏族有过基因交流。

　　但是，这项研究引起了争论。 因为根据过去的研究，只在西伯利亚的丹尼索瓦洞穴中发现了丹尼索瓦人，这个洞穴的海拔只有700米。 在其他地方没有发现丹尼索瓦人的遗骸，所以他们没有去过青藏高原，不能和高原的藏族人或夏尔巴人结婚。 因此，丹尼索瓦人为什么会有与高地环境适应相关的基因，一直不可理解。

　　但随后的研究证明丹尼索瓦人与藏族和夏尔巴人进行了基因交流。 而且，一些研究表明，丹尼索瓦人在20万年前至5万5千年前占领了西伯利亚洞穴，尼安德特人可能在19万3千年前至9万7千年前出现在西伯利亚洞穴。 现代人可能与古代人类丹尼索瓦人发生过两次大规模的混血，丹尼索瓦人的基因在现代大洋洲、东南亚、东亚的人们的身体中以不同的比例保存着。

　　2019年，由兰州大学和中国科学院青藏高原研究所领导的研究小组在甘肃省甘南藏族自治州夏河县甘加乡的白石崖钟乳洞旧石器时代考古遗址发现了丹尼索瓦人的化石。 这是一种叫做夏河人的下颌骨化石。 研究人员用古蛋白分析法鉴定其为丹尼索瓦人，用铀系测定法确定其年龄为距今至少16万年。

　　而夏河人下颌骨化石是丹尼索瓦洞外发现的第一批丹尼索瓦人化石，也是东亚发现的第一批丹尼索瓦人化石和遗址。 研究小组从下颌骨化石中提取了最初的丹尼索瓦人线粒体基因序列，并进行了测序，最终证实丹尼索瓦人能适应高寒缺氧的环境，在晚更新世能在青藏高原长期生活，这也为丹尼索瓦人在亚洲地区的广泛分布提供了有力的支撑该研究成果发表在2019年5月的《自然》期刊上。

　　中国研究小组的研究还表明，16万年前丹尼索瓦人出现在青藏高原，当时的古代人类适应了青藏高原的环境。 事实上，16万年前是最接近现在的第二次冰期，青藏高原的环境比现在更冷更干。 在如此恶劣的大环境背景下，丹尼索瓦人出现在青藏高原，表明他们不仅能适应高海拔环境，而且有能力在更干、更冷的冰期环境中生存。 这证明EPAS1基因确实是丹尼索瓦人与藏族人、夏尔巴人基因交流的结果。甘肃白石崖钟乳洞遗址。

甘肃省白石崖溶洞遗址。

　　2020年1月18日，科研人员在白石崖溶洞遗址开展相关研究。

　　诺奖人物

　　历史上有七对父子获得了诺奖

　　在诺奖的历史上，有亲子共同获奖的有趣但罕见的现象。 斯万佩博的父亲也获得了诺奖，父亲和儿子获得了生理学或医学奖。 但是，有40年的跨度。

　　除了佩博父子以外，还有六对父亲

　　花子也获得过诺奖。 2006年诺贝尔化学奖获得者是美国科学家罗杰康伯格，他的父亲亚瑟康伯格是1959年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一。 此外，布拉格父子获得1915年诺贝尔物理学奖；汤姆森父子分别于1906年、1937年获得诺贝尔物理学奖； 欧拉父子分别获得1929年诺贝尔化学奖，1970年诺贝尔生理学或医学奖获得者玻尔父子分别获得1922年、1975年诺贝尔物理学奖，伯恩斯父子分别获得1924年、1981年诺贝尔物理学奖。

　　专色跟踪

　　诺奖也有“跨学科性”

　　今年诺贝尔生理学或医学奖赋予人类进化的研究成果是人类学，所以生理学和临床医学赋予的过去的成果稍有“违和感”，被认为是跨学科的。 这在诺奖的历史上有先例。

　　1973年的诺贝尔生理学或医学奖是由与生理学或医学无关的动物行为和心理研究颁发的，获奖者是奥地利的康拉德洛伦兹、德国的卡尔冯弗里希和英国的尼古拉斯廷伯根。 研究动物获得诺奖意味着研究动物也与人类的研究相关，将动物的适应性行为推理为人复杂的社会和心理模型，在遗传学、进化心理学、社会生物学等研究会中起着重要的作用。

　　现在研究人类进化获得诺贝尔生理学或医学奖有更充分的理由。 重大科研成果都有可能获得诺奖。