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付巧妹:破译古代人类基因密码

2023-11-05

高中生学习·阅读与写作 2023年8期
关键词:现代人东亚基因组

中国科学院发布消息说,当地时间2023年6月19日下午,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究员在法国巴黎联合国教科文组织总部被授予联合国教科文组织阿勒福赞科学、技术、工程、数学领域杰出青年科学家国际奖(简称“阿勒福赞奖”),以表彰其通过古基因组构建欧亚大陆早期人群遗传历史的重要原创性工作,从进化角度为人类的健康与适应问题带来新的见解。

付巧妹从事的是古人类学与古遗传学研究,利用古DNA技术寻找史前人类的痕迹,通过微量的DNA片段揭示群体遗传特征和人类演化特点。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?共存时间里灭绝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。

在古DNA技术出现之前,人类演化研究主要用两种方法:一种是体质人类学方法,另一种是利用当今现代人的DNA进行溯源反推。这两种方法都有一定的局限性,前者停留在形态学层面,后者则无法捕捉那些已消失的人类群体的DNA信息。20世纪80年代,古DNA技术应运而生,并从21世纪初开始大放异彩。

“古DNA技术是基于现代分子生物学技术发展起来的、从古代人类和动植物遗骸中提取和分析古DNA信息的方法。”付巧妹说,该技术解决了许多传统手段无法解决的问题。“借助古DNA技术,我们能直接观察古代个体的遗传成分和基因的混杂模式,而且个体古DNA数据本身及其数据集,就能在很大程度上反映群体的遗传特征,成为研究不同地区灭绝古人类和现代人演化特点和动态变化的利器。”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。

2020年,《科学》杂志报道了付巧妹团队针对中国南北方人群规模性、系统性的古基因组研究成果,阐明了中国近万年来现代人群的南北分化格局与迁徙演化历史,最重要的是揭示我国万年来主体人群的遗传联系,明确证实福建古人群与现今我国台湾阿美人、泰雅人等南岛语系人群直接相关,为追溯华夏族群源流及修正东亚人群演化模式作出重要学术贡献。该研究入选“中国科学十大进展”。

2022年,《科学》报道了付巧妹团队针对我国新疆地区五千多年来人群遗传与交流历史的研究成果,被其编辑评价“新疆所发现人群长期的遗传连续性令人惊奇”。

在付巧妹与团队的努力下,“东亚人群演化”的拼图一点点得以拼凑,中国一改在古DNA领域的滞后局面,国际地位与日俱增。

付巧妹从事古DNA研究是在德国马普进化人类学研究所开始的。她是古基因组学的开创者、诺贝尔生理学或医学奖获得者斯万特·帕博教授唯一的中国博士生。

“斯万特教授给大家最深刻的印象就是非常执着,非常有热情。对于想做的事情,他会排除万难去解决它,而且这并不是一个痛苦的过程,而是很享受、很兴奋的过程。同时他也非常严谨,在研究过程中会质疑结果是否可靠。”付巧妹表示,斯万特是她人生中重要的精神导师之一,让她知道坚定自己的兴趣会有源源不断的动力,遇到困难并不是很糟糕,相反,执着解决困难的感觉可以很好。

求学期间,起初她把主要精力放在欧亚西部(欧洲、北亚)早期人群演化领域,并取得了一系列突破性成果。例如,破译世界最古老的现代人基因组,提出早期现代人进入亚洲并非仅有单一的南部路线,确定早期现代人与尼安德特人基因交流的时间和次数;解码罗马尼亚4万年前早期现代人与灭绝古人类姻亲交流的“混血儿”基因组……《自然》杂志曾评价她“帮助重写了欧洲最早的现代人类的历史”。

然而,书写自己人群的历史,摸清东亚人群的演变过程,始终是付巧妹的心愿。2010年,付巧妹开始负责中德人类演化与科技考古联合实验室古DNA平台的筹建,她一直在積蓄力量。

2016年,她正式回国,致力于攻关针对中国古人群保存较差样本的古基因组实验技术,钻研东亚人群的遗传演化问题,取得了许多突破性进展。

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,也通过电视、网络等公众传播平台,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。

早上五六点起床,考虑全天的研究计划;在开会间隙或出差路上,打开电脑就进入工作模式……“马不停蹄”是付巧妹真实的工作写照。“做科研是挺苦的,但我没觉得苦。”她说,“做科研最吸引我的,就是探索未知。通过自己的努力,让大家了解那些亘古之谜,我特别开心。”

科研永无止境,永远让人保持好奇和兴奋,这是付巧妹心中科研的魅力。“当我们的某一项成果被公布时,其实我们已经开始下一个研究了。”现在,付巧妹正着力打造一支能够始终保持前沿,在领域内位于世界前列的中国分子古生物学研究团队。她不想止步于探索人类演化本身,而是希望通过对人类古基因的探索,追溯与疾病相关或是与机体功能相关基因的来源和演化机制,为人类的健康和未来作出贡献。

(来源:机关青年微信公众号2022-11-17,原题《党的二十大代表风采——付巧妹》,有删改)

在创新前沿贡献巾帼力量

⊙ 王丹

“我是谁”“我从哪里来”,无论在哲学还是科学层面,这些问题都不容易回答。从古至今,对早期文明和人类演化的探索从未停止,古DNA研究则为破解文明密码打开了新窗口。通过古老的基因片段,付巧妹和她的团队探究人类的起源与演化,揭开了一个又一个谜团,她也在矢志不渝的奋斗坚守中成长为该领域的领军人物之一。

从数万年前的尘土与灰烬中,搜集人类祖先残存于世的基因片段,进行破译、重绘,了解他们的饮食习惯、日常生活和迁徙之路。这听上去是一件颇为浪漫的事,实则是极为困难的工作。付巧妹在古人类基因的密码之海中徜徉了10余年,破译了东亚最古老的现代人基因组,提供了东亚尤其是中国古代人类遗传、演化、适应等方面的重要信息,为中华民族的形成演化及中华文明的探根溯源提供了重要线索和佐证。付巧妹说,是好奇心驱使着她一直想去探索未知的事物,这彰显了兴趣和热爱的重要性。

创新的过程往往漫长而艰辛,不仅需要攻坚克难的勇气,还要有潜心钻研的精神。在德国深造时,没有古基因领域基础的付巧妹,通过看文献补课,以勤奋和好学打动了国际古基因领域的资深教授。从博士三年“几无成果”到领衔的研究入选《自然》杂志“2014年度十大科学事件”,她能够俯下身子、耐住性子。正是因为“甘坐冷板凳”,静心笃志、沉潜专注,付巧妹带领团队推动我国的古遗传学研究进入世界前列,为提升我国该领域科技创新水平作出了贡献。

推动科技创新,女性科技工作者是一支重要力量。细览中国青年女科学家,有研制出国际首套南极内陆无人值守远程控制自动观测望远镜的科研团队,有破译梨品质密码、帮助果农提高收益的“育梨师”,有探寻未知核物质奥秘的青年研究员……肩负着科技报国的时代使命,要在“创新最前沿、科技攻关新高地”贡献巾帼力量,这是付巧妹的感言,也是女性科技工作者的共同心聲。

中国科协最新统计显示,我国女性科技人员总量已接近4000万人,成为名副其实的“半边天”。此前实施的科技创新巾帼行动以及《关于支持女性科技人才在科技创新中发挥更大作用的若干措施》,进一步激发了女性科技人才的创新活力。为女性科技人才成长进步、施展才华创造更好环境,更好发挥女性科技人才在推动创新驱动发展、实现高水平科技自立自强中的重要作用,定能为把我国建成世界科技强国凝聚更强大的力量。

(来源:人民日报2022-08-29)

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