儿时痴迷埃及,长大切木乃伊肌肉做研究,还提取了尼安德特人基因

斯文特·帕玻(Svante Pbo)这个名字对许多人来说都有些陌生,但是他所做的事几乎人人都有耳闻,其中最出名的两件,一是从木乃伊上提取DNA;二是对尼安德特人做了基因检测,发现现代人体内的尼安德特人基因。可以说,他在古DNA领域的研究,让我们与古人“相遇”了。

从埃及学到DNA研究

基因测序在20世纪70、80年代还处在起步阶段,科学家们深知DNA的重要性,但遗传基因分析技术还相当不发达,尤其是从距今成千上万年的古代人遗骸中,提取DNA并加以分析的研究更是少之又少,一来提取有难度,二来分析技术有限。

那时候的斯文特·帕玻,还是瑞典乌普萨拉大学(Uppsala University)医学与分子生物学的博士生。帕玻的父母都是化学家,他的父亲还是1982年诺贝尔生理学或医学奖的获得者。但是由于父母很早就分开了,帕玻从小跟母亲一起生活。帕玻曾经表示,母亲对他的影响并不是化学方面的,而是成功地让他对埃及痴迷。

帕玻进入大学后,最早学的是埃及学,但是一年半的学习让帕玻发现,埃及学并不像他起初期望的那样,所以他转而学习医学和分子生物学,这为他打开了学术研究之门。

首先,埃及学的学科训练,让帕玻掌握了许多有关木乃伊的知识;其次,当时细菌克隆DNA技术刚刚兴起,但并没有人将其运用在关于古人的研究中。一个念头闪过帕玻的脑海:如果能够从木乃伊上提取DNA,是不是就能分析古今埃及人的亲缘关系呢?

古DNA研究初试:埃及木乃伊

从念头到成果需要的是实践和时间,要提取木乃伊DNA肯定不能一开始就直接在实物上“练手”,所以帕玻就将牛肝用烤箱烤成与木乃伊类似的状态,尽量在湿度、硬度上都接近真实的木乃伊,再尝试从干燥的牛肝上提取DNA ,实验进行得很顺利,下一步就是要找寻木乃伊样本了。

乌普萨拉博物馆里保存着不少木乃伊,这是帕玻最先找到的样本,博物馆允许他从木乃伊上割取少量的肌肉组织进行研究,但是很遗憾,帕玻所有的提取实验都失败了,他并没能在其中提取到任何遗传基因。

幸运地是,埃及学老师帮他联系到了德国的博物馆,那里馆藏的木乃伊数量极多,仅次于埃及国内的博物馆。在德国,帕玻对36个木乃伊样本进行了抽样,回到瑞典后,他利用苏木精-伊红染色法及溴化乙锭染色法进行研究,并在紫外光灯下观察,样本发出的荧光让帕玻充满希望,最后他成功地从木乃伊样本中提取了3400对DNA碱基信息。帕玻将研究成果发表在了《自然》杂志上,这也成了他古DNA研究的开端。

与古代近亲相遇:现代人体内的尼安德特人基因

在成功从木乃伊上提取DNA后不久,帕玻先是对一些已经灭绝的动物进行了基因研究,比如他发现澳大利亚已灭绝的袋狼与现存有袋动物关系密切,新西兰现存不能飞的鸟与已灭绝的非洲恐鸟有关。后来,已灭绝的古人类又引起了帕玻的兴趣,他开始寻找尼安德特人骨骼,并试图从中提取DNA样本,分析其与现代人的关系。

尼安德特人从1856年在德国杜塞尔多夫首次发现以来,已经有数百块骨骼保存在各个博物馆中,但是要想让博物馆同意帕玻的提取很困难。帕玻首先获得的是克罗地亚克拉皮纳遗址和温迪亚遗址的尼安德特人骨骼样本,但是如何避免样本污染成了新的问题。

尼安德特人的DNA与现代人很相似,如果是研究人员的DNA使得样本受到污染,很难辨别出究竟是二者有相似的基因,还是样本污染导致的。

在尽可能避免样本污染的情况下,经过多年的研究,2016年帕玻向世人公布了有关尼安德特人DNA分析的结果,即现代人遗传基因中有5%来自尼安德特人,他们留着红色的头发,能够用语言沟通,以肉食为主,曾经和智人共存且交往密切。

帕玻的古DNA研究也不单单是有关人的探索,他还在古遗址中找寻洞熊、猛犸象等各种灭绝的动物,同时对人类的远亲猿类感兴趣,通过基因测序和比较,还原着更多远古的生活。

时至今日,遗传基因分析技术的应用极为广泛,比如人类学会据此对人类起源、族群由来、迁徙历史、人群关系等进行研究,“人类非洲起源说”“夏娃理论”,以及尼安德特人、丹尼索瓦人与智人的关系等都是基于基因分析得出的结论。