他,凭什么重塑尼安德特人的历史

2019-09-03 04:35胡珉琦
科学导报 2019年37期
关键词:尼安德特人测序

胡珉琦

1.“血淋淋”的科学家成长真相

20世纪80年代,一个尚未“出师”的在读博士,面对两条截然不同的职业道路时,会作何选择?一个是主流的前途可期的分子生物学,一个是神秘却难以看到未来的埃及古文物学。

帕博并未听从多数同伴的建议选择前者,而是选择了13岁起就迷恋上的古老历史,继而走出了一条属于自己的路——把考古带进分子时代。

为他引路的,是当时大名鼎鼎的演化生物学家艾伦·威尔逊以及聚合酶链锁反应(PCR)的发明者、后来的诺贝尔化学奖得主凯利·穆利斯。

帕博在自己一手打造的跨学科实验室,首次从已经灭绝的古人类——尼安德特人身上提取到线粒体DNA并成功进行了测序,他的团队在《细胞》杂志报告了尼安德特人的测序结果,为艾伦·威尔逊“走出非洲”的现代人起源理论提供了铁证。

而到了2010年,尼安德特人的基因组草图完成,那个有关人类起源的故事发生了戏剧性的转折。帕博及其合作的50位科学家一起在《科学》上揭示了,今天除非洲以外的所有人都带有尼安德特人的遗传密码,这种古老的人类从未消失!

酷爱在阿尔卑斯山滑雪的帕博曾经说过,比那周围陡峭的雪景更为壮观的,是他们描述尼安德特人DNA序列的论文。那是生命的天书。

《尼安德特人》是国际肿瘤基因组协作组(ICGC)协调人、中国科普作家协会副秘书长夏志翻译的第十六本书,也是最有故事的一本。

这不是帕博站在峰顶的侃侃而谈,而是他从头出发,追寻曾经翻山越岭的脚印,重温一次次被逼入绝境,又一次次绝处逢生的历程,为读者还原出的一条真实、跌宕的科研人生路。紧张到窒息,无助到想要放弃,一个“登山者”的所有痛苦体验,都在帕博的笔下喷涌而出。

在夏志看来,这才是科学家成长“血淋淋”的真相。每一个杰出的科学家都携带着一部科学史,无论是对科研人员,还是有志投身这项事业的学生而言,那些人通向成功的路,永远比成功本身更有启示意义。

2.对待科研,他寸步不让

1987年,扩增特定DNA片段的聚合酶连锁反应(PCR)技术兴起,这使得扩增古代材料中微量DNA成为可能,但这项技术对研究人员挑战巨大。老旧样本的保存条件不利,含有可获取的DNA非常有限,甚至完全没有,即便通过PCR也很难做到。因此,从科学的角度,系统建立可靠的DNA扩增流程非常重要。

但帕博很快意識到,现代外源DNA污染实验是个严重的问题。它甚至造成了古DNA研究领域此后长达十几年的低谷期。

1990年,来到慕尼黑大学开始独立科研生涯的帕博做的第一件事,就是“为人类历史研究注入新的严谨风貌”。

他用近乎疯狂的偏执,建起了世界上第一个古DNA研究的洁净室,他为实验制定“可靠性准则”,以及一系列工作铁律。那些步骤要求看上去就像充满神圣感的仪式内容,不容丝毫亵渎。

团队尽力做到一丝不苟,帕博依旧夜不能寐地担心污染问题,即便如此虔诚,他们仍旧一次又一次无功而返。

然而,就在帕博团队煞费苦心地开发方法进行检测和消除污染时,他发现,《自然》《科学》却发表了一系列华而不实的论文,争相寻找超级古老DNA,这在当时的技术条件下简直是天方夜谭。团队千辛万苦得到的那点可怜的数万年之久的DNA序列,在那些文章面前不值一提。

他不止一次地看到,科学的进步是一个痛苦的过程,“说服你最亲密的伙伴以及全世界的大部分人好好考虑新的想法需要很长的时间”。

在夏志的印象中,帕博待人谦和,“唯独对科学问题,他寸步不让”。

3.科学发展的反复无常

2000年初,“第二代测序法”诞生,它被寄希望于从根本上改变古DNA以及其他许多生物学研究。帕博于是决定在他一手创建的德国马普学会演化人类学研究所,正式启动尼安德特人基因组计划。

可这个计划很快便遇到了瓶颈,当时的二代测序法尽管使获得DNA序列的效率得到提高,但仍需要基于足够多的骨骼样本。

如何从当年的东欧国家取得珍贵的标本,是一场科学以外的较量,但对帕博来说,他甚至不清楚对手究竟是谁。最令人失望的是,他倾尽人脉以及所有的斡旋能力,得到的骨头根本无法支撑他完成测序工作。

那一刻,所有的努力化为乌有。除了等待下一次技术的重大革新以外,他们已经无计可施了。但也只有帕博相信,那还不是他们的极限。

他想起了年轻时曾在瑞典接受过的军事训练,包括战犯审讯训练,其中一个手段就是一遍又一遍重复询问同一个问题。他用这种近乎“残忍”的方式,逼迫自己的团队,提取和扩增技术无法突破,唯一的办法就是如何减少实验过程中的DNA损失。最终,他们找出并改进了造成DNA损失的步骤,而这是实实在在逆转乾坤的进步。

但好景不长,让帕博再次陷入绝望的,是他们的实验结果受到了来自外源DNA污染的质疑……

夏志说,帕博和尼安德特人长达25年的“纠葛”,淋漓尽致地呈现了科技发展过程的反复无常和辛酸。

猜你喜欢
尼安德特人测序
新一代高通量二代测序技术诊断耐药结核病的临床意义
宏基因组测序辅助诊断原发性肺隐球菌
生物测序走在前
尼安德特人的鹰骨饰物
需要复活尼安德特人吗?
基因测序技术研究进展
关于尼安德特人你所不知的20件事