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表彰他对已灭绝古人类基因组和人类进化的发现

人类一直对它的起源很感兴趣。我们来自哪里，我们与先人有什么关系？是什么让我们 智人与其他人类不同？

通过他的开创性研究，Svante Pääbo 完成了一件看似不可能的事情：对尼安德特人的基因组进行测序，尼安德特人是当今人类已灭绝的近亲。他还轰动地发现了以前不为人知的古人类丹尼索瓦。重要的是，Pääbo 还发现，  在大约 70,000 年前迁出非洲之后，这些现已灭绝的古人类向智人转移了基因。这种古老的基因流向现代人类在今天具有生理相关性，例如影响我们的免疫系统对感染的反应。

Pääbo 的开创性研究催生了一门全新的科学学科。 古基因组学。通过揭示将所有活着的人类与已灭绝的人类区分开来的遗传差异，他的发现为探索是什么使我们成为独特的人类奠定了基础。

我们来自哪里？

我们的起源以及是什么让我们与众不同的问题自古以来就一直吸引着人类。古生物学和考古学对于人类进化的研究很重要。研究提供的证据表明，解剖学上的现代人类 智人 大约在 30 万年前首次出现在非洲，而我们已知的最近亲属尼安德特人在大约 40 万年前到 3 万年前在非洲以外地区发展并居住在欧洲和西亚，此时他们灭绝了。大约 7 万年前，一群 智人 从非洲迁移到中东，然后从那里传播到世界其他地方。 智人 因此，尼安德特人在欧亚大陆的大部分地区共存了数万年。但是我们对我们与已灭绝的尼安德特人的关系了解多少？线索可能来自基因组信息。到 1990 年代末，几乎整个人类基因组都已测序。这是一项相当大的成就，这使得后续研究不同人群之间的遗传关系成为可能。然而，研究当今人类与已灭绝的尼安德特人之间的关系需要对从古代标本中回收的基因组 DNA 进行测序。

看似不可能的任务

在他职业生涯的早期，Svante Pääbo 对利用现代遗传方法研究尼安德特人 DNA 的可能性着迷。然而，他很快意识到了极端的技术挑战，因为随着时间的推移，DNA 会被化学修饰并降解成短片段。几千年后，只剩下微量的 DNA，剩下的部分被细菌和当代人类的 DNA 大量污染（图 1）。作为进化生物学领域的先驱艾伦威尔逊的博士后学生，帕博开始开发研究尼安德特人 DNA 的方法，这项工作持续了几十年。

1990 年，Pääbo 被慕尼黑大学聘为新任教授，继续从事古代 DNA 研究。他决定分析来自尼安德特人线粒体的 DNA——细胞中含有自身 DNA 的细胞器。线粒体基因组很小，只包含细胞中遗传信息的一小部分，但它存在数千个拷贝，增加了成功的机会。Pääbo 凭借他精巧的方法，设法从一块 40,000 年前的骨头中测序了一个线粒体 DNA 区域。因此，我们第一次获得了来自已灭绝亲属的序列。与当代人类和黑猩猩的比较表明，尼安德特人在基因上是不同的。

尼安德特人基因组测序

由于对小线粒体基因组的分析只提供了有限的信息，Pääbo 现在承担了对尼安德特人核基因组进行测序的巨大挑战。此时，他有机会在德国莱比锡建立马克斯普朗克研究所。在新研究所，Pääbo 和他的团队不断改进从古骨遗骸中分离和分析 DNA 的方法。研究团队利用新技术的发展，使 DNA 测序变得高效。Pääbo 还聘请了几位具有群体遗传学和高级序列分析专业知识的关键合作者。他的努力是成功的。Pääbo 完成了看似不可能的任务，并在 2010 年发表了第一个尼安德特人基因组序列。比较分析表明，尼安德特人和最近的共同祖先 智人 生活在大约 80 万年前。

Pääbo 和他的同事现在可以调查尼安德特人与来自世界不同地区的现代人类之间的关系。比较分析表明，来自尼安德特人的 DNA 序列与来自欧洲或亚洲的当代人类的序列比来自非洲的当代人类的序列更相似。这意味着尼安德特人和 智人 在他们数千年的共存期间进行了杂交。在具有欧洲或亚洲血统的现代人类中，大约 1-4% 的基因组来自尼安德特人（图 2）。

一个耸人听闻的发现：丹尼索娃

2008 年，在西伯利亚南部的丹尼索瓦洞穴中发现了一块 4 万年前的手指骨碎片。这块骨头含有保存得非常完好的 DNA，Pääbo 的团队对其进行了测序。结果引起了轰动：与尼安德特人和现代人类的所有已知序列相比，DNA序列是独一无二的。Pääbo 发现了一种以前不为人知的人类，它被命名为丹尼索瓦。与来自世界不同地区的当代人类的序列比较表明，丹尼索瓦和 智人之间也发生了基因流动。这种关系首次出现在美拉尼西亚和东南亚其他地区的人群中，那里的个体携带高达 6% 的丹尼索瓦 DNA。

Pääbo 的发现使人们对我们的进化史有了新的认识。在 智人 迁出非洲的时候，至少有两个灭绝的人类种群居住在欧亚大陆。尼安德特人生活在欧亚大陆西部，而丹尼索瓦人则居住在该大陆的东部地区。 在智人向非洲以外的扩张 和 向东迁移的过程中，他们不仅遇到了尼安德特人并与之杂交，还与丹尼索瓦人进行了杂交（图 3）。

古基因组学及其相关性

通过他的开创性研究，Svante Pääbo 建立了一个全新的科学学科—— 古基因组学。在最初的发现之后，他的团队已经完成了对来自已灭绝人类的几个额外基因组序列的分析。Pääbo 的发现建立了一种独特的资源，被科学界广泛用于更好地了解人类进化和迁移。用于序列分析的新的强大方法表明，古老的人类也可能与 非洲的智人 混合。然而，由于热带气候中古代 DNA 的加速降解，尚未对非洲已灭绝古人类的基因组进行测序。

多亏了 Svante Pääbo 的发现，我们现在了解到来自我们已灭绝亲属的古老基因序列会影响当今人类的生理机能。一个这样的例子是 EPAS1 基因的丹尼索瓦版本，它赋予了在高海拔地区生存的优势，并且在当今的藏人中很常见。其他例子是影响我们对不同类型感染的免疫反应的尼安德特人基因。

是什么让我们成为独一无二的人类？

智人 的特点是其创造复杂文化、先进创新和具象艺术的独特能力，以及穿越开阔水域并传播到我们星球各个地方的能力（图 4）。尼安德特人也生活在群体中，并且有大脑袋（图 4）。他们也使用工具，但这些工具在数十万年的时间里发展得很少。 直到通过 Pääbo 的开创性工作确定了智人与我们最近的已灭绝亲属之间的遗传差异 。正在进行的激烈研究侧重于分析这些差异的功能影响，最终目标是解释是什么让我们成为独特的人类。