她为中国人“寻找祖先”

● 尹洁

如果将地球历史压缩成24小时，人类直到倒数38秒才会出现，人类文明则是在最后0.1秒建立的。

从诞生到有文明，人类经历了怎样的演化过程？远古人类又是如何演变为今天分布于各大洲、各地区的不同群体的？

十多年前，中国在古遗传学研究领域与西方发达国家还有很大的差距，尤其是在古DNA研究方面，几乎是空白的。

但现在，中国的科学家们已经取得了许多突破性成果。付巧妹就是其中的代表之一。

2024年3月8日，全国三八红旗手标兵付巧妹光荣入选2024年“最美巾帼奋斗者”。

“考不上就找工作”

作为中国科学院古脊椎动物与古人类研究所（简称中科院古脊椎所）研究员、脊椎动物演化与人类起源重点实验室副主任、分子古生物学实验室主任，付巧妹的学术道路颇有些戏剧性。

她从小就对生物感兴趣，但在西北大学读本科时，机缘巧合之下学的是文物保护技术专业。这是一个文理交叉的学科，以化学为主，同时也学考古、文物鉴定等方面的知识。本科毕业时，付巧妹的成绩原本可以保研本校，但她放弃了，坚定地报考了中科院，希望读自己喜欢的生物相关专业。“当时，我是抱着考不上就去找工作的想法。”付巧妹回忆。抱着背水一战的决心，她考了专业成绩第一。

两年后，硕士生导师推荐她去德国进修，起初并不是读博士，而是一次为期半年的学术交流，也相当于一次考核，让德国专家衡量一下，这名中国学生是否适合从事古DNA领域的研究。

德国导师是古DNA研究的开创者之一，整个课题组都是世界顶级的。付巧妹一边上课，一边参加组内讨论和实验。

刚开始，她对同事们展示和讨论的内容感觉很吃力。

“比如尼安德特人（已经灭绝的古人类）基因组序列草图，基本上是遗传学的内容，而我仅有文物保护技术和体质人类学背景，完全理解不了。”付巧妹回忆说：“当时国内的硕士生课程还没读完，在那半年里，我既要完成硕士毕业论文，又要接受德国导师的考核，压力非常大。我就给自己打气：把压力转化为动力，只要尽力就好！”

她成摞成摞地读文献，做实验，每天脑子里像过电影一样回溯组会讨论的内容，自学编程，做生物信息分析，寻找一些问题的解决办法……

负责指导付巧妹的助理导师很认可她的能力。慢慢地，付巧妹建立了信心，发现自己学过的数理化和计算机知识都能派上用场，很快捅破了心理上的窗户纸。

几个月后，付巧妹通过了德国导师的考核，也拿到了国内的硕士学位。于是她又留在德国读博士、做博士后。之后，付巧妹去了美国，在哈佛大学医学院遗传系继续做博士后工作，工作一结束就回国了。“去德国之前，我就没想过定居国外，也说不清为什么，反正就是想回来。”付巧妹说。

刚回国的时候，她的收入与国外有很大的落差，也面对着很多外界诱惑。

“有一些机构找过我，开出很高的工资。但我觉得人这一辈子，如果只是为了钱，没什么意思。一辈子的时间很长，不能只看眼前的得失，最重要的还是做一些自己想做的事。我也很幸运，工作是自己感兴趣的，只要坚持做下去，慢慢都会好的。”付巧妹说。

在付巧妹看来，不太计较一些事，反而能专注在更有价值的事上，最后有所收获：“我是跟着自己的研究领域一起成长的，也遇到过很多次失败。但科研就像人生一样，是有不确定性的，本身就是一个螺旋式上升的过程。”

从4万年前的骨骼里找答案

古DNA研究出现于20世纪80年代，但早期技术存在一些局限性。

生物骨骸样本长期在地下埋藏，因为自然降解、环境微生物侵入、出土后外界皮屑污染等原因，当时的技术很难从相关样本中获得古代人类有效的遗传信息。

“受技术条件的限制，早年科学家们主要是做古代动物的基因组研究，对于人类古基因组，尤其是核基因组的研究特别少。”付巧妹说。

21世纪初，二代测序技术问世，不仅降低了测序成本，还可以获得大量数据，为古DNA研究提供了重要支持。这段时间，付巧妹正在德国攻读演化遗传学博士，获得了一个极为珍贵的研究样本——在罗马尼亚，人们发现了一块距今4万多年的现代人下颚骨，但由于年代久远，这块骨骼里的人类基因含量极低。

“在一些样本中，微生物DNA比例能达到99.98%，人类基因只有0.02%，提取难度很大。”付巧妹说。为了解决这个问题，她主导开发了一种新技术：用现代人的DNA作为“诱饵”，像钓鱼一样，将具有相似性的古代人类DNA“钓”取出来。

经过反复试验，这项技术获得了成功，付巧妹不仅提取出那块骨骼里的古代人类DNA，还发现该个体含有6%—9%的尼安德特人基因，证明现代人和尼安德特人发生过不止一次基因交流。

“从遗传学上讲，尼安德特人相当于现代人的堂兄弟，在几万年前与现代人的祖先通过婚。今天的人类，除了非洲人外，体内都含有尼安德特人的基因成分，我们所做的就是通过分析样本，确定了更多、更精确的细节。”付巧妹介绍。

这些成果引发了广泛的国际关注。尤其是由付巧妹主导开发的“古核基因组捕获技术”，实现了把极其微量的人类DNA从大量环境微生物DNA中吸附、分离、富集、捕获出来，这让很多之前无法提取古DNA的样本重回研究视野，有了新的科研价值。

付巧妹是2015年底回国的，从2016年1月起便担任中科院古脊椎所古DNA实验室（现为分子古生物学实验室）主任。

她将研究重心放在了东亚人群多样性及演化历程方面，用她自己的话说，“中国人有责任弄清楚生活在这片大陆上的人是怎么演变的”。

2017年以前，人类古基因组数据及相关研究主要集中在欧洲和北亚，而东亚地区，尤其是中国的人类古基因组数据相对空白，相关研究极度匮乏，东亚人群遗传演化和迁徙融合的历史，成为整个人类演化进程里的“缺口”。

付巧妹带领团队填补了这个空白。2017年，她和团队将中国第一例人类古基因组，也是东亚迄今最早的现代人基因组的研究成果，在国际核心期刊上发表，被《科学》杂志评价为“填补了东亚在地理和时间尺度上的巨大空白”。

付巧妹表示，这例人类古基因组来自“田园洞人”，其骨骸化石是在北京周口店地区发现的，距今约4万年，比山顶洞人还早。

“从田园洞人的样本上，我们明确看到了东亚人特有的遗传信息，因此可以确定，东亚人至少在4万年前就已经存在了。这是非常重要的。因为在同一时期，欧洲也存在过一些早期人类群体，但不具备现代欧洲人的遗传信息。”

换句话说，在远古时期，某个地区可能生活着一些古代人类群体，但他们不一定有直接后代延续下来、形成如今的现代人。通过研究古DNA，科学家可以判断他们与今天在这片土地上生活的人类之间的遗传关系，以证明今天生活在这个地区的人群是否是他们所繁衍的后代。

“希望为中国赢得话语权”

在人类演化研究领域，付巧妹是无数中国科学家的一个缩影。

十多年来，他们在相对落后的情况下奋起直追，不仅填补了中国在相关研究领域的空白，也为国家赢得了国际同行的尊重。

在付巧妹看来，德国、美国、丹麦的研究团队都是顶尖级别，她和国内同事努力在古DNA技术创新和自主研究方面取得突破，除了科研本身带来的成就感外，还有一种“为国家赢得话语权”的使命感。

“目前，我们团队的技术水平在国际上跻身第一梯队是没有问题的，但还有很多工作要继续推进，希望把各个突破点连接起来，变成一张网。”付巧妹说。

每当实验到了关键阶段，她一般要连续工作10小时甚至12小时，深夜一两点下班是常事，但所获得的科研回报也是丰厚的。

2020年，付巧妹团队在《科学》杂志发表了关于中国南北方人群古基因组的研究成果，发现我国近万年来主体人群的遗传连续性，且首次从遗传学角度证实以台湾岛阿美族和泰雅族、太平洋西南部岛民为代表的南岛语族，与万年前福建等南方沿海大陆人群直接相关。同年，付巧妹团队又从青藏高原10万年前的“土”里，获得了东亚首例丹尼索瓦古人类DNA，在东亚已灭绝古人类研究上取得新突破。

2021年，付巧妹团队通过解析黑龙江、广西和福建等地区4万年来的人类古基因组，揭示了东亚长时间尺度下人群的动态遗传图谱，发现了新的早期现代人支系。

2022年4月，《科学》杂志发表了付巧妹团队的又一项重要研究成果——团队成功获得了201例新疆古代人类的基因组，系统还原了新疆五千年以来古人群的遗传演化与交流互动历史。

这些突破性进展，显示出中国在古基因组学领域，尤其是在东亚人类演化研究领域的快速发展。

2021年和2022年，付巧妹相继收到《自然》和《细胞》杂志邀请，就人类演化领域的研究发表综述和评述，系统梳理了十余年来人类古基因组学研究的发展，并指出古DNA技术的未来发展趋势。

如今，中国已在古基因组学领域凸显出重要的国际影响力和话语权，曾经的学术滞后局面已经扭转，国际地位日益提高。

为了解答中国人关于“我是谁”“我从哪里来”“我们的祖先怎样生活”等问题，付巧妹和她的同事们，正推动着中国向世界最高峰攀登。