揭开古DNA领域的神秘面纱
袁雯：今天我想跟大家推荐的书，书名是《尼安德特人》，它的作者是2022年诺贝尔生理学或医学奖的获得者斯万特·帕博博士，他也是德国马普学会演化人类学研究所的所长。
【资料图】
为什么推荐这本书呢，我想用本书译者的一句话来说明:“现代人的起源，是近年学界和公众十分关注的热点之一。”我就是这样的一名公众，我相信有很多人心中都有同我一样的问号：人类何以成为人类？又是怎样成为今天的人类的？
我推荐这本书，还因为我读了以后，觉得这是一本契合青少年科技创新教育的书，因为这是一本作者科研生涯的自传，是一本研究回忆录。作者完稿于2015年，距离2022年获得诺贝尔奖还有七年，我们从中可以看到一位青年医学生成长为卓越的大科学家栩栩如生的真实经历。
这还是一本新领域的发现记录，我们可以从中看到一个科学研究的新领域是如何发展起来的。
我们常说，每一位卓越的科学家，都携带着一部科技史，这本书就是一个例证。
这是一本可以快读、也可以慢读的科普书，作者帕博先生，是古人类遗传学领域的开创者之一，1997年与同事成功测得尼安德特人的线粒体脱氧核糖核酸，2010年在《科学》杂志发布了尼安德特人的基因组草图，2022年的诺贝尔奖就是表彰他在已灭绝的古人类基因组和人类进化研究方面所做出的贡献，所以这是一本记录已经灭绝的尼安德特人的基因组发现过程，以及尼安德特人与现代人基因关系发展过程的书。
接下来的导读，重点关注的是科学家的成长、科研创新的促进和影响因素。首先我们还是从本书的推荐者之一——曾经是帕博博士的博士生，也曾经在帕博博士的课题组工作的一位科学家——她是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的古脱氧核糖核酸实验室主任付巧妹老师，我们从她的推荐里来看看她是怎么评价帕博先生和他所做的研究的。
付老师说：“本书展示了一位科学家如何将科研融入生活的过程，斯万特·帕博面对一次次失望，不轻易放弃，在克服一个个困难的过程中，让研究成为经典和永恒。斯万特·帕博告诉读者科研过程的不确定性，告诉我们通过一天天的努力，沿着感兴趣的科学问题一点点攻克难关，最终发现科学的真相。”
那么，我们就进入到正题，第一章“尼安德特人横空出世”。
在1996年的某个深夜，帕博博士接到了一个电话，是来自于实验室的研究生的。研究生告诉他，他找到了不是人类的脱氧核糖核酸片段，接下来帕博博士就说了：“每每得到激动人心，或者意想不到的结果时，我的心中便会充满怀疑，我会仔细检查所有出错的可能。”那么为什么心中都会充满怀疑呢，因为科研存在着巨大的不确定性，其中一个就是样本的污染。大家都知道研究古脱氧核糖核酸，尼安德特人的，他的骨头都存在了几万年，在发现和保存的过程当中会碰到很多各种各样的细菌的污染、人类的污染等等。那么帕博博士接着说：“我对污染真是太了解了，我从事古脱氧核糖核酸的提取和分解的方法已经超过了十二年。”这是1996年，也就是说他从1984年就开始从事这个方面的研究了。
那么当1996年帕博博士的课题组获得了尼安德特人的基因组的片段以后，接下来我想跟大家分享如何去克服不确定性，那么帕博博士说：“我们需要克服最后一个障碍，需要找到一个独立的实验室，重复我们所做的事情，也就是说，独立的重复，是科研过程当中一个非常关键的环节，但是我们能找谁帮忙呢，这是一个微妙的问题。”为什么？帕博博士说：“许多实验室都想参与这样一个颇具前景，却吸引人眼球的项目，不过有着风险，如果我们挑选的实验室，不像我们那样努力地减少污染和解决其他所有关于古脱氧核糖核酸的问题，实验人员可能无法成功提取，我们的结果就会被认为是不可复制的，因而无法发表，所以在寻找一个重复的对象的时候，对这一个这个重复的实验室能否承担重复研究的任务。”
这一点的考察是至关重要的，他们找到了这样的一个实验室，同时他们又要确保独立性，他们怎么做呢？帕博博士说：“我们没有告诉这个实验室，尼安德特人的线粒体的脱氧核糖核酸的特征点位在哪儿，并不是因为我们不信任他们，而是因为我希望能够尽可能避免一切，甚至是无意识的偏见。简言之，重复者必须自己独立地完成所有工作，而且他不知道我们预期的结果是什么。”这个就是严谨的科研的这个环节，所以通过对科研的不确定性的把握，通过长期的一次一次探索和克服困难，他们找到了他们想得到的结果。
那么我们就进入到第二章“木乃伊和分子”。在这一章里面，我想跟大家分享的是帕博博士，他为什么会选择这一个领域进行研究。
在第二章的一开始，帕博博士就说：“我一开始并没有研究尼安德特人，而是研究古埃及木乃伊的。”那他为什么会对古埃及木乃伊感兴趣呢？在他十三岁的时候，他的妈妈带他去了埃及，从此他就迷上了那里的古老的历史，他连着两个夏天假期里面去埃及，他发现他所做的事情只能是一样的，为什么呢？因为古埃及古文物学，这个领域发展得太慢了，它没有太多的新鲜的东西出来。帕博博士说：“这不是我想要的那种职业生涯，我想经历更多的兴奋，想要与我所看到的周围世界有更多的关联。”所以他在进入大学的时候没有选择古埃及文物学，他受他父亲的启发，因为他父亲是一位医生，后来成为了生物化学家，所以他同样选择了医学这样的一个领域。他进入了大学医学院学习，但是当他从大学医学院毕业了，以后他还是念念不忘，他十三岁时感兴趣的古埃及学，所以他在研究的业余的时间，他还是会去埃及学研究所听课，他会去听这方面的，可这个时候，他结识到了一位他的领路人，这位领路人叫罗斯基斯拉夫·霍尔特尔，他是一位快乐的埃及古生物学者，他一直跟他在一起交流，把他的工作讲给他听。
这一位引路人就告诉他：“那为什么不把你现在的研究方法，跟你所感兴趣的古埃及文物学的领域结合起来呢？”这个时候帕博博士感兴趣的领域就慢慢地出现了，他要用他们用于现代生物的这种脱氧核糖核酸的测试的方法去研究古脱氧核糖核酸，他要探索这种可能性。
有了领路人并有了想法以后，并不是这件事情就会成功了。帕博博士说：“有了想法以后，要付诸行动。”那么他怎么去做呢，他会想到一个非常奇妙的办法。他去菜市场里面，买了一块小牛肝，小牛肝大家知道，因为他已经是从牛的身上提取出来了，所以他买了一块小牛肝，然后他把它烘干、把它保存，然后变成一个类似于一个古生物这样的一个标本。他的尝试的过程是保密的，他不想让别人知道，而事实上这个保密是保不成功的，因为小牛肝腐烂的气味，让他们实验室的所有的伙伴们都发现了帕博博士在做的事情。他开始需要真正地去找到木乃伊的标本了，而这个时候还是他的引路人，告诉他在哪里有人愿意把木乃伊的一部分的样本或者很小的样本提供给他。
罗斯基斯拉夫告诉他，有一个收藏了大量木乃伊的博物馆可能愿意合作，那就是柏林国家博物馆。也许这就是帕博博士后来从瑞典到德国去工作的机缘之一。他从这个时候开始跟德国的国家大博物馆开始进行合作，的确合作很成功，他拿到了木乃伊的样本，而且也做出了实验的结果。他对德国的大博物馆的合作表示非常地感谢，但是他觉得很简单地发一封信表示感谢不足以表达他对他们那种发自内心地支持他开展一个新领域科学研究的这样的一种尊重和感激。因为有德国大博物馆的支持，帕博博士要用中学时代学的德文写作他的这一篇科研论文，并且发表在德国的科研杂志上。所以他用这种办法去表达一个科学家对合作伙伴的尊重和对他们的那种感谢。
进入到本书的第三章“放大历史”。当他在德国的杂志上发表了论文以后，因为德文阅读者没有那么多，所以它的影响力不是非常大，于是他就把这篇论文寄给了在美国的一位非常著名的生物学家，这个生物学家就给他回了信，信中称帕博为教授，并邀请他到自己的实验室里来访学一年。帕博博士感到非常兴奋和惊讶，因为那个时候他还是一个博士，根本就不是教授。所以由此也开启了和这一位美国的生物学家的长期的合作。
这一位美国的著名的生物学家叫艾伦·威尔逊，帕博博士说这个是他职业生涯的转折点。这一年——1986年，他被邀请去了一个非常著名的会议，就是冷泉港大会。在这个会上，他发表了关于木乃伊研究的成果，同时也得到了一个信息，聚合酶链式反应技术出来了，它是一项真正的突破性技术，它消除了在细菌当中克隆大多数脱氧核糖核酸非常繁琐的问题，同时它能够在非常少的脱氧核糖核酸的情况下进行测试测序，为帕博博士去继续从事古脱氧核糖核酸研究提供了一个非常有突破性的工具。所以我们说科学的进展，往往取决于技术的突破，你能看到多小，你能看到多远，这个都决定了你的研究能进入到什么样的层次和水平。
接下来就进入到了本书的第五章“人类的受挫”。为什么要进入到第五章来了呢？一开始的时候我就跟大家说过，污染是研究古脱氧核糖核酸最难以克服的一个障碍。在这里帕博博士去了伦敦的自然博物馆，他还是希望去寻找更多的古脱氧核糖核酸的样本。
他与和蔼的馆员一起共度时光，在这期间他亲身体会到了他们所研究的古动物的标准是多么容易受到污染。帕博博士问馆员这些样本是不是已经涂过了亮光漆，因为看起来会比较好看。这位馆员拿起骨头，就直接用舌头舔了一下，他说没有，这些骨头没有受过任何处理，如果骨头涂了亮光漆，它就不会吸收唾液，相反未经处理的骨头，就会很好地吸收唾液，所以这个骨头就会粘舌头。帕博博士说：“我吓了一跳，百余年来，不知道我们从博物馆里取来研究的那些骨头，有多少次被这样测试过。”所以，在科学研究当中的观察，去发现不确定性，有可能就是你研究成功的一个非常重要的决定的因素。这个时候，帕博博士决定放弃所有关于古人类遗骸的研究，因为他觉得大部分都不可靠。
这种情况非常令人唏嘘。这个时候，帕博博士回顾自己的研究生涯，他说：“1986年，我放弃了看起来十分有前途的医学研究职业生涯，因为我想引进一种新颖却准确的方法来研究埃及和其他地方的人类历史。到了1996年，我已经建立起了可靠的方法，把动物博物馆转变成了名副其实的基因库，并且使得猛犸象、地懒、祖马以及其他末次冰期的动物研究都成为可能，一切顺心如意，但是那个不是我的心之所向，我担心我会有悖初心，变成了一个动物学家。”
所以这个时候，他开始回顾自己的初心，他说我想阐明人类的历史，但是似乎研究古人类，不可能，因为在大多数的情况下，古人类的脱氧核糖核酸无法和现今人类区分开来。他开始回顾他的历程，从一步一步地艰难地走，到取得了很多成功以后，他还是要回到古人类的脱氧核糖核酸里面，他最关心的还是十三岁的时候感兴趣的人类的历史。所以他还是在经历了很多成功的研究以后，转而研究尼安德特人，他这个时候开始明确目标了，他说：“我们将研究人类历史上最基本的部分——现代人类的生物学。”
他就要去找尼安德特人的骨头遗骸，他找到了一个博物馆，但是这个博物馆也只有少量的尼安德特人的骨头，有很多科学家都想要。为什么给了帕博博士呢？当时博物馆负责尼安德特人标本的一个年轻的馆员问了帕博博士一个问题：“从尼安德特人中成功提取脱氧核糖核酸的机会有多大呢？”当时帕博博士说他并不知道答案。他下意识地想稍微昧着良心说成功的机会还是很大的，因为这样也许他就可以能够获得这些珍贵的骨头，但是他马上意识到，实话实说才是正道。他犹豫了一下，就对这个馆员说：“在我看来可能有百分之五的成功的机会。”
这件事情过去了四年，1992年他跟这个馆员对话，到1996年这个馆员打电话给帕博博士说，有很多其他人也跟这个博物馆联系索要样本，跟他们说提取脱氧核糖核酸的可能性很大，只有帕博博士说可能性只有百分之五，他们相信了，他就把这个骨头给到了帕博博士。所以就有了我们一开头说的，1996年深夜的一天这样的一个故事。所以在科学研究当中，实话实说永远是正道。
但是帕博博士在第十五章的开头就说:“每当我困坐于长途飞行的小座位当中，或者坐在黑暗的报告厅听着不相干的报告时，巨大的沮丧感总是不断地侵袭我，我们无法从尼安德特人中得到核脱氧核糖核酸。”因为他们之前得到的是线粒体脱氧核糖核酸。这个时候，新的技术又出现了，就像我之前说的，技术有的时候往往决定着科研的走向。这个时候焦磷酸测试技术出现了，技术的再一次的突破和创新，帮助了帕博博士去研究尼安德特人的核脱氧核糖核酸。
进入到了本书的第十一章“启动基因组计划”。有了新的技术，这个时候帕博博士在尼安德特人的研究方面也积累了很好的声誉和影响力，他完全是在这个领域里面的领军科学家了。所以在第十一章的开头，帕博博士说：“到目前为止，我的职业生涯都很优秀，甚至可以说较为杰出。我有一个资金雄厚的永久研究之位，做着有趣的项目，并且每年数次受邀到世界各地去做研究。”但是现在，如果他要公开承诺测试尼安德特人的基因主序列，如果成功，那么这显然是他迄今为止最大的成就，他的想法是对的，他成功了，他获诺贝尔奖。但是如果失败了呢，他们将陷入人尽皆知的尴尬境地，他的职业生涯也将告终。所以这个时候，科学家对科学的执着引导着帕博博士继续往前走，他这个时候非常清楚地知道，如果他要完成尼安德特人的基因组的系列测序的话，他必须要有三样东西：许多焦磷酸的测试仪，大量的资金，以及保存良好的尼安德特人的骨头。
帕博博士说：“真正的成功，不会像演讲说的那样轻松获得，可能我们说一个计划、说一个方案，想得清楚，相对容易，但是你要把它做成功，那你就需要更多的同伴的帮助、更多的合作的资源和更大的团队来支撑你。”
进入到第十三章“细节中的魔鬼”，从这一个章的标题大家就发现了，强调的是细节。我想在这一章里面跟大家说，因为研究古脱氧核糖核酸，最重要、最害怕的是污染，他们怎么去规避这个污染呢，怎么去讲究细节呢？他们用无菌袋来装骨头，用消了毒的钻头去采样，同时又为了避免钻头过热引起骨头发热对脱氧核糖核酸有所改变，他们钻一会儿就必须要停一会儿，控制样本的温度，他们就用这些的方法，去解决污染的带来的问题。即使是这样去消除尼安德特人骨头当中的各种其他的干扰，比如说细菌的脱氧核糖核酸，仍然是一个难以解决的问题。所以他们通过一次一次的组会、一次一次地用疯狂的想法去寻找合适的办法，然后他们一整个团队再来做这样的合作。
在这里有这样一段话，我想读给大家听，他说：“出露头角的科学家，在很大程度上会有自我的兴趣驱动。”帕博博士是这样的，他的团队里很多年轻人也是这样的，但是当尼安德特人的危机笼罩整个研究团队的时候，我惊讶地发现，以自我为中心的驱动会让步于以研究团队为中心的驱动。团队就像一个整体，每一个人都热心地义务服务，不求回报，做着繁重的杂务努力推动项目，无论这样的工作是否会给他们带来个人的荣誉，所有的人都强烈地把这项具有历史意义的工作当成共同目标，也就是说，当要从事一个有历史意义研究的时候，团队是一个必不可少的因素。当一个青年的科学家，从一个个人的兴趣驱动转向团队的时候，实际上他的研究目标、方法和研究的境界都会发生变化。
本书的第二十二章“不同寻常的手指”。他们在通过对尼安德特人的研究，形成了一套相对成熟的研究方法。当考古学者在发现其他的古人类遗骸的时候，他们可以用这样的方法去做一些拓展性的研究，因此他们发现了丹尼索瓦人。也许他们未来用这样的方法还能发现很多很多古人类的踪迹。而通过这些古人类的脱氧核糖核酸的研究，我们能更加清晰地了解现代人起源和现代人进化的历史。
我想跟大家分享的最后一点，来源于本书的后记。在这本书的后记里、也是作为本书的结语，帕博博士这样写道：“将来有一天，我们也许能够明白，是什么令人类优于同时代的其他古代人群，为什么是我们这样的现代人类成为今天地球的管理者，改变着地球，以及为什么在所有的灵长类动物中只有现代人类散播到了世界的各个角落，并有意无意地塑造着全球的环境。我相信这些问题是人类历史上最宏大的问题，可能科学研究是一个艰难的过程，尤其是原始创新，它是需要不断地积累，不断地探索，不断地重复，这样的一个过程，但是我们研究的价值、项目的价值意义，有的时候就决定了我们研究这件事情成功本身的意义。”研究大问题有大问题的价值，研究小问题有小问题的价值，那么研究我们人类共同关心的大问题，我觉得是未来中国科技创新的一个基本的方向。
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