人類總是感興趣于我們自身的起源：我們從哪來？我們與那些先于我們來到這里的人有什么關系？是什么讓智人不同于其他古人類？

斯萬特 · 帕博（Svante Pääbo）的開創性研究完成了一件看似不可能的事：他對現代人類的一種已滅絕的親緣——尼安德特人，進行基因組測序。此外，他還是一種之前不為人知的古人類——丹尼索瓦人——的發現者。重要的是，帕博還發現，隨著智人在大約 7 萬年前離開非洲，基因從這些現已滅絕的古人類身上轉移到了智人身上。這種基因在很久以前流向了現代人，它們在今天同樣具有重要的生理意義，比如影響著我們的免疫系統會如何應對感染。

帕博的開創性研究產生了一門全新的學科——古基因組學。通過揭示所有現存人類與已滅絕的古人類之間的基因差異，他的發現為探索是什么使我們成為獨一無二的人類提供了基礎。

帕博（Svante Pääbo）榮獲 2022 年諾貝爾生理學或醫學獎。

我們從哪里來？

有證據表明，解剖學上的現代人，即智人，大約是在 30 萬年前首次出現在非洲的；而我們已知的近親——尼安德特人，則在大約 40 萬年前到 3 萬年前在非洲以外的歐洲和西亞居住，再往后他們便滅絕了。

大約 7 萬年前，智人從非洲遷移到中東，并從那兒擴散到世界各地。因此，智人和尼安德特人在歐亞大陸的大部分地區共存了數萬年。但是，關于我們和已滅絕的尼安德特人的關系，我們了解多少呢？

基因組信息或許能為我們提供線索。在 20 世紀 90 年代末，科學家幾乎完成了整個人類基因組的測序。這項了不起的成就為后續研究不同人類種群之間的遺傳關系提供了條件。然而，要想研究現代人和已滅絕的尼安德特人之間的關系，還需要對從古老的標本中恢復的基因組 DNA 進行測序。

不可能的任務

在職業生涯早期，帕博就非常希望能夠利用現代的基因方法來研究尼安德特人的 DNA。然而，他很快意識到這面臨極端的技術挑戰，因為隨著時間的推移，DNA 會發生化學修飾，并且會降解為短小的片段。在經歷了成千上萬年后，剩下的只會是非常微量的 DNA，而且這些 DNA 還會受到細菌和現代人類的 DNA 嚴重污染。在跟隨進化生物學領域的先驅Allan Wilson進行博士后研究期間，帕博開始發展可用于研究尼安德特人 DNA 的方法，這一努力持續了幾十年。

DNA 存在于細胞的兩個不同區域。核 DNA 包含了大部分遺傳信息，而小得多的線粒體基因組則有成千上萬個拷貝。在生物死亡后，DNA 會隨著時間的推移而降解，最后僅僅剩下非常少量的存留。它也會被來自其他生物的 DNA 污染，比如細菌和現代人的 DNA。

1990 年，帕博前往了慕尼黑大學，作為一名新晉教授，他繼續從事古 DNA 的研究工作。他決定從安德特人的線粒體 DNA入手。線粒體是細胞中一種含有自身 DNA 的細胞器，線粒體基因組很小，只包含細胞中的一小部分遺傳信息，但它存在于成千上萬個拷貝中，這就增加了成功的機會。

通過這種方法，帕博成功地對一塊古老骨骼中的線粒體 DNA 的一個區域進行了測序，這塊骨骼已有 4 萬多年的歷史。這讓我們首次獲取了一個已滅絕的親緣的基因組序列。通過與當代人類和黑猩猩進行比較，研究人員發現尼安德特人在基因上是有所不同的。

對尼安德特人的基因組進行測序

由于對小小的線粒體基因組進行分析所能獲取的信息有限，帕博便轉向對尼安德特人的核基因組進行測序。這是一項巨大的挑戰。這時，在德國萊比錫的馬克斯 · 普朗克研究所的帕博和他的團隊逐步穩健地改進了從古老的骨遺骸中分離和分析 DNA 的方法。

他們利用改善過的技術，使 DNA 測序變得非常高效。帕博還請來了幾位在群體遺傳學和高級序列分析方面具有專業知識的合作者。他的努力得到了匯報。帕博完成了這項看似不可能的任務，并在 2010 年發表了首個尼安德特人的基因組序列。比較分析表明，尼安德特人和智人的最近的共同祖先，生活在大約 80 萬年前。

帕博從已滅絕的古人類骨骼標本中提取到了 DNA。他最初得到了一塊來自德國尼安德特的骨骼碎片，這種古人類因此被命名為尼安德特人。后來，他使用了來自西伯利亞南部丹尼索瓦洞穴的一塊指骨，也就是后來所稱的丹尼索瓦人。圖中的系統發育樹顯示了智人和已滅絕的古人類之間的進化和關系。它還展示了帕博所發現的基因流。

現在，帕博和他的同事可以研究尼安德特人和來自世界不同地區的現代人之間的關系。比較分析表明，與來自非洲的當代人類相比，尼安德特人的 DNA 序列與來自歐洲或亞洲的當代人類的 DNA 序列更為相似。這意味著尼安德特人和智人在成千上萬年的共存中進行了雜交。在現代具有歐洲或亞洲血統的人類中，大約 1~4% 的基因組來自尼安德特人。

一個轟動的發現：丹尼索瓦人

2008 年，在西伯利亞南部的丹尼索瓦洞穴中，發現了一塊 4 萬年前的指骨碎片。這塊指骨中含有保存非常完好的 DNA。帕博的團隊對其進行了測序，得到了令人驚嘆的結果：與所有已知的尼安德特人和現代人的 DNA 序列相比，新測得的 DNA 序列是獨一無二的。

帕博發現了一種此前不為人所知的古人類，并稱其為丹尼索瓦人。與來自世界各個不同地區的當代人類的基因序列比較表明，丹尼索瓦人和智人之間也發生過基因流。這種關系首先在發現于美拉尼西亞和東南亞其他地區的人群中，那里的個體攜帶的丹尼索瓦人 DNA 可高達 6%。

帕博的發現使人們對人類的進化史有了新的認識。當智人離開非洲時，至少有兩個已滅絕的古人類種群居住在歐亞大陸。尼安德特人生活在歐亞大陸的西部，而丹尼索瓦人居住在歐亞大陸的東部。在智人向非洲以外擴張以及向東遷移的過程中，他們不僅與尼安德特人相遇并雜交過，還與丹尼索瓦人相遇并雜交過。

古人類和它們的關聯

帕博通過他的開創性研究，建立了一門全新的科學，也就是古基因組學。在最初的發現之后，他的團隊已經完成了對另外幾個已滅絕的古人類物種的基因組序列分析。帕博的發現帶來了一種獨特的資源，它被科學界廣泛使用，從而更好地理解人類的進化和遷移。強大的新序列分析方法表明，早期古人類可能也曾與非洲的智人交融。然而，由于熱帶氣候環境會讓古人類 DNA 加速降解，目前還沒有對非洲的滅絕古人類的基因組進行測序。

帕博的發現為智人走出非洲，并擴散到世界其他地區時的人口情況提供了重要信息。尼安德特人居住在西部，而丹尼索瓦人則生活在東部的歐亞大陸。當智人擴散到整個大陸時，它們之間發生了雜交，在我們的 DNA 中留下了痕跡。

由于帕博的發現，我們現在認識到，來自我們已滅絕近親的古老基因序列，仍舊影響著現代人類的生理機能。其中一個例子便是丹尼索瓦人的 EPAS1 基因版本，它帶來了在高海拔地區生存的優勢，如今在當代的藏人中也相當常見。其他例子還包括，尼安德特人的基因影響著我們對不同感染的免疫應答。

為什么人類如此獨一無二？

智人的特點是擁有一些獨特的能力，比如創造復雜的文化、先進的創新和具象藝術，此外，我們也有能力跨越開闊的水域，涉足這顆星球的幾乎所有角落。尼安德特人也是群居動物，它們的腦部也很大，同樣會使用工具。但在數十萬年的時間里，卻幾乎毫無發展。智人和我們最親近的滅絕親緣物種之間的基因差異一直不為人所知，直到帕博的開創性研究才確認了這一切。正在進行的密集研究著重于分析這些基因差異的功能影響，而最終的目的是解釋，究竟什么讓我們成了獨一無二的人類。