采访2022年诺奖得主斯万特·帕博：因埃及木乃伊，与古人类基因组研究结缘

2022年10月3日，斯万特·帕博（Svante Pääbo）凭借他对已灭绝人种的基因组和人类进化的卓越贡献，一举折桂今年的诺贝尔生理或医学奖。他的工作正在挑战一切的可能。

帕博点燃了我们的想象力，他通过细致、耐心地研究皮肤、牙齿、骨骼和排泄物，并从中提取遗传信息，已经成为古基因组学的领导者。无论树懒、洞穴熊、恐鸟、长毛猛犸象、灭绝的蜜蜂和尼安德特人——这些生物的基因秘密都被帕博的研究逐一攻克。

事实上，早在1985年，帕博就开始与古基因组学结下不解之缘。他利用晚上的空余时间，在实验室里悄然地进行着与他博士课题无关的研究——从一具埃及木乃伊中提取、克隆基因，并进行基因测序。

此后，他加入了艾伦·威尔逊（Allan Wilson）的团队，成为了伯克利的博士后研究员，负责研究如何复原灭绝物种的基因序列。回到欧洲后，他在慕尼黑获得了全职教授的职位。帕博现在是德国莱比锡的马克斯-普朗克进化人类学研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）的进化遗传学主任。

10多年的一个秋天，当吉切尔知晓帕博正在参加于圣地亚哥举行的美国人类遗传学会（The American Society of Human Genetics ）的会议时，她决定抓住这个机会。

01

问：在你年轻时发生了什么事，让你对埃及如此感兴趣?

帕博：在我童年时期的晚些时候，我对考古学非常感兴趣。瑞典的大风暴过后，我常去那些树木倒下的地方，在那里我们可以看到许多东西的根源——比如石器时代的陶器以及类似的一些东西。在我长大的斯德哥尔摩郊区，周围有一片森林，孩子们可以到处奔跑，尽情享乐。我们经常在学校后面的森林里玩“石器时代”的游戏。

斯万特·帕博（Svante Pääbo） 图源自journals.plos.org

问：那里有什么东西激发了你对考古学的特殊兴趣吗?

帕博：我觉得不完全是那里的东西激发了我对考古的兴趣。但我那时候有了一种意识，意识到我可以凭自己的能力在这个领域做点事，找到有趣的东西。

问：你找到什么东西了吗?

帕博：是的，我把它们放在我母亲的家里，在一个玻璃柜里——都是我收集的、成千上万的罐子碎片。有时你可以把它们拼在一起，它就是3000年前人们使用的器具的一部分，这非常有趣。

此外，我的母亲带我去过埃及，因为我对埃及学产生了兴趣。当时我只有14岁，所以我像许多小孩一样，对埃及、木乃伊和金字塔着迷，这主要归结于我妈妈带我去埃及旅行，总共去了三次。

问：你妈妈也对埃及感兴趣吗?

帕博：一部分是因为我对埃及很着迷。我想，她现在仍会在斯德哥尔摩听埃及学的讲座。

问：你的父母是科学家吗?

帕博：是的，我和母亲一起长大。我的父母没有结婚。我妈妈是一名化学家，在工业界工作。我父亲有另一个家庭，他是一个研究前列腺素的生物化学家（注：即苏恩·伯格斯特龙，1982年同样获得了诺贝尔生理或医学奖）。

问：因此，你选择从事生物化学工作?

帕博：我最初在乌普萨拉大学（University Uppsala）开始学习埃及学之类的东西，但不知怎么的，我觉得很失望，它并不像我想象的那么浪漫和有趣。

在那之后一年半左右的时间里，我不知道该怎么办，因为这不是真正的“它”。之后，我开始学习医学，因为我觉得我能以此找到一份工作，这也是基础研究需要的一个方向。

02

问：我读了你1985年发表的关于木乃伊遗骸测序的论文。它的起源是什么?

帕博：博物馆里有成千上万的木乃伊，我们每年都能发现数百具新木乃伊，而细菌的分子克隆在当时是一件相当新鲜的事情。

我阅读文献发现，没有人试图从埃及木乃伊或任何古老的遗骸中提取基因，所以在深夜和周末的空余时间，开始在实验室里尝试提取木乃伊的基因。我把它作为一种爱好，而当时我的论文导师并不知道此事。

问：当时你作为一名地位不高的研究生，从哪里找到木乃伊遗骸来开始这个调查的?

帕博：我学过埃及学，所以埃及学的教授很了解我，他帮我在乌普萨拉博物馆的一具木乃伊取样。他和柏林的一家大型博物馆也有密切的联系，那家博物馆在当时的东柏林。

德国在埃及学方面有着悠久的传统，可以追溯到19世纪。柏林博物馆也是继大英博物馆和巴黎博物馆之后、在埃及以外收藏埃及文物最多的博物馆。

问：所以你和你的教授去了东柏林的博物馆……

帕博：教授他提前帮我们说服了馆方人员，允许我们给36个不同的木乃伊采样，当然，采集的都是小样本。

问：以前人们有没有观察过木乃伊的细胞组织，比如蛋白质?

帕博：此前研究人员对木乃伊进行了一些组织学方面的研究，也对从中提取的蛋白质的免疫反应性进行了一些测试，但得出的结果非常令人迷惑。

我认为这些从埃及木乃伊得出的结果不可靠。

问：这些木乃伊当时处于什么样的状态?你研究的时候戴手套或口罩了吗?

帕博：我们只接触已经打开包装的木乃伊和破损的东西，所以我们不会为了获得组织而破坏任何东西。

我们用手术刀切除了一小块，这是我们第一次这样做，我们当时对污染没有太大的顾虑，不觉得这可能是一个严肃的大问题。

问：你是怎么处理这36个切下来的样本的?

帕博：我们用组织学对它们进行了筛查。我们用传统的染色法——苏木精-伊红染色法（hematoxylin-and-eosin staining）和溴乙菲啶染色法（staining with ethidium bromide），并将样本放到紫外光下观察，看看是否能从DNA中看到荧光。

事实上，在一具木乃伊的皮肤上，我们看到细胞核发出荧光了，说明有DNA存在。

问：你的兴趣仅仅是挑战从木乃伊中获取DNA序列，还是有更多的想法?

帕博：我有一个想法是，如果你可以研究古埃及人的DNA，你就可以借此阐明埃及历史的各个方面，这是传统的考古学和书面记录无法做到的。

问：你是指人与人之间的关系吗?

帕博：是的，人类族群的历史。比如，当亚历山大大帝征服埃及时，这是否意味着有很多希腊人来到埃及并定居下来；亚述人来到埃及的时候，他们带来了何种影响，他们的族群延续下来了吗？

从那时起，很明显，我们几乎不可能用人类遗骸研究族群的历史，因为我们很难确定所检测的DNA有没有被现代人的基因污染。

问：那么，我们怎么知道1985年论文中的这个DNA序列实际上是一个真正的埃及人的序列呢?

帕博：事后看来，当时的我们并不知道这一点。在1985年，我不知道这（检索未受污染的古代DNA序列）有多难，因此没有做我们现在知道的对照组。我们甚至延后发布了这方面的内容。

问：没有数据可以反驳这不是这具木乃伊的序列？

帕博：但也没有任何证据去证明这具木乃伊的DNA序列属于真正的古埃及人。它很可能是被污染了的，如果这是写在古代DNA研究历史上的最后一句话，那真是一件可悲的事情，也将是本领域的末日。

问：从那以后，人们有继续研究更多的木乃伊DNA吗?

帕博：埃及木乃伊实际上保存得相当糟糕；还有动物木乃伊，这可能与气候有关，似乎温度越低，它保存得越好。

我们研究了一些来自以色列和巴勒斯坦的尼安德特人遗骸，到目前为止，还没有从遗骸上发现任何DNA。

问：你去世界各地旅游时采集标本是什么感觉？

帕博：要对这些东西进行取样，需要建立对博物馆馆长、考古学家和古生物学家的信心，让他们相信我们确实可以从标本那里获得信息。当然，对于一个馆长来说，他们要在为了科学进步而进行破坏性采样，以及为了后代而保护这些文物的责任之间寻求平衡。其实按理来说，如果我们能等30年，研究方法会好很多。

我们的工作由几个阶段组成。首先要取下微小的样本，比如说10毫克，看看是否有保留的氨基酸——那种胶原蛋白的氨基酸结构。如果没有胶原蛋白的保存，就几乎没有DNA，我们已经可以用这种方法排除很多遗骸了。

然后，我们采集了100-200毫克的样本，来提取DNA，进一步判断我们是否能找到尼安德特人的DNA。对于需要更大样本量的基因组项目，我们使用形态信息很少的骨骼。

所以在萨格勒布的博物馆（Museum in Zagreb）里，收藏着文迪加（Vindija）的遗骸，我们筛选出从形态上看不出是人还是动物的骨头。通过从100 mg的样本中提取，我们能够从线粒体的DNA中确定物种。

因此，古生物学家得到了一些东西——他们了解了不同的骨头来自什么物种，所以如果它们被证明是尼安德特人的骨头，就很容易证明从它们身上取半克是合理的。

问：现在，让我们回到回到木乃伊的话题上来。尼安德特人不是你的论文主题？

帕博：后来我不得不告诉我的论文导师，我已经完成了对遗骸的DNA测序。他很高兴我的研究成功了。我想如果我在测序完成之前就把它呈上去，我的导师就不会那么高兴。

03

问：然后你去了艾伦·威尔逊（Allan Wilson）的实验室。你在那里做什么工作?

帕博：我在那里真正地在开发研究古代DNA的技术。当时聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）刚刚兴起，我在欧洲的时候，试着用水浴来做聚合酶链反应。当耐热多聚酶（Taq polymerase）和热循环仪器（thermocycler）出现时，艾伦的实验室是第一个拥有热循环器的实验室。

问：你研究的是什么生物?

帕博：我们当时又开始研究埃及木乃伊，但很快就转向了不同种类的动物。我们研究来自新西兰的恐鸟（一种已经灭绝的不会飞的鸟类）、大地獭以及澳大利亚的袋狼。

问：你为什么换了研究生物?是因为它们的样本保存得更完整，还是没有污染问题?

帕博：我开始使用PCR技术时发现，当我可以进行重复实验并做大量的阴性对照时，人类DNA对样本的污染很快就变得明显起来。

问：你的激情是什么，是这些灭绝的动物，还是回到你对人类血统的研究?

帕博：这让它们重焕新生。开发技术来克服污染问题、序列错误问题等变得非常吸引人。

问：你为什么要搬到德国?

帕博：决定搬到德国几乎是偶然的。我有过一个女朋友（我既交过男朋友也交过女朋友）——在当时，我的女朋友来自慕尼黑。彼时慕尼黑的遗传学教授让我抽空去开一个研讨会，然后他告诉我他们一年后会有新的教授职位，他认为我应该去申请。我去申请了，当一切都成功时......我和那位慕尼黑的女朋友已经分手了。

不过显然，教授的建议是一个非常好的提议，这是我人生中最重大的转折点。我在博士后毕业后直接成为了那里的正教授，而不是助理教授。与人们对欧洲科学运作方式的偏见相反。那里有一群不惧风险的人。

问：莱比锡的研究所（The Institute in Leipzig）是如何成立的?

帕博：两德统一后，政府有意愿和资金在东德以与西德相同的密度建立机构。这是启动一些新的马克斯-普朗克研究所的机会。当时有一个非常受到关注的问题是——德国在哪些科学领域特别薄弱，人类学就是其中之一。

问：他们在人类学方面的研究很薄弱?

帕博：当然。因为纳粹时期发生的事。约瑟夫·门格勒（Josef Mengele）曾经是一所人类学研究所的助理，所以从那时起就没有人想要接触人类学了。

所以有很多人讨论是否有人敢继续人类学的研究，或者进行人类学研究是否在政治上是一件十分敏感的事情。而且一旦决定要在人类进化的方向上进行研究，没有糟糕的历史的话，这反而是一个很大的优势。因为可能会有人问，我们现在如何在不受任何过去的拖累的情况下，建立一个进化人类学的研究所? 这个想法在讨论这个问题的人中越来越多。如果我们要这么建立研究所，我们就会问，是什么让人类命题在不同学科（人文学科或科学）中变得独一无二，但这应该是实证的问题，而不仅仅是哲学的问题。

莱比锡学院最终变成了一个拥有五个部门的研究所：古生物学、灵长类学，在非洲有研究基地，研究自然栖息地的黑猩猩和大猩猩及其行为领域；比较心理学，在莱比锡有一个灵长类动物研究机构，这是世界上唯一一个有所有类人猿的研究机构，它也是动物园的一部分。参观者可以实地观察这些实验。他们对人类儿童和猿类幼崽在生命的头12个月里进行认知发展的实验——实验内容例如什么时候你看到了使人类与众不同的东西，这些东西是什么；还有比较语言学——人类语言的共同之处是什么；最后是遗传学。

问：除了尼安德特人相关的研究外，你还关注着什么?

帕博：我们对类人猿的比较基因组学很感兴趣。我们正在用454技术对倭黑猩猩（最后一种未被测序的猿类）进行测序。令人惊奇的是，有了这些高通量技术，实验室现在可以承担基因组中心几年前才完成的项目。

我们要对尼安德特人做很多测序，所以我们和454公司合作。我们在无尘室中测试我们制作的基因库，当我们完成一个基因库时，它会被送到美国康涅狄格州的布拉德福德（Bradford）进行生产排序。

问：人们会带着疯狂的想法来找你，让你产生兴趣吗?

帕博：是的。我们的实验室基本上是根据小组里产生的想法运作的，我们的实验室有点不同寻常，因为我们每周都会花很多时间在小组里讨论每个项目。所有与古代DNA有关的小组——所有人每周聚在一起讨论他们的工作——特别是研究中不起作用的事情。

基因表达或者说基因组学，正是在这些永恒的讨论中，有新的想法诞生。很少有人独自坐在房间里思考能想出什么好主意，因为这需要大量的思想碰撞，如果你有一百个想法摆在桌面上，那么其中一个将会非常酷。

04

问：你还想探索哪些谜团?

帕博：我们梦想的是——定义“我们”当今的基因变化，但正是这些基因变化使现代人类如此特别。这让人类殖民了地球上的每一寸土地，这毕竟是古人类没有做到的。古人类基因已存在了200万年，但他们从未穿过看不见对岸陆地的水域。现代人类已经存在了10万年，我们已经在复活节岛殖民了，对吧?

问：更不用说我们还登上了月球。

帕博：完全正确！我们疯了。没有什么能真正阻止我们。所以我们的行为方式真的很特别——我要想理解这一点。

最近，我们在小组里经常讨论的是人类基因多样性是如何构成的。我认为我们仍然过于拘谨于看待不同族群的多样性和他们之间的差异，因为我们的抽样方式和看待事物的方式。我认为，在某种程度上，对族群历史感兴趣的人们，会根据先入之见对那里的群体进行抽样，依据就是那些语言群体或者种族群体。当然，如果这样抽样，会发现群体之间的一些差异，然后说，这些差异它们确实存在。研究人员没有走出传统框架，只考虑地理因素而不考虑其他因素。

问：所以你的意思是，研究人员只是得到一张地图，在每个网格点对一个人进行采样。

帕博：是的，要在整个大陆上做到这一点，后勤保障几乎是不可能的。

回到埃及，我真正想做的是有一艘船沿着尼罗河航行。从地中海——那里的人是真正的“欧洲人”——到尼罗河的源头维多利亚湖——那里的人是真正的“非洲人”。沿着这条穿过撒哈拉沙漠的走廊，每50公里采样一次，看看这种基因转变是如何发生的。这种转变有尖锐的边界还是有坡度?这会是一个很有说服力的观点，也是可行的。

问：如果克雷格·温特（Craig Venter）可以环游世界收集微生物样本，你应该也可以买一艘船沿着尼罗河航行。

帕博：我没有他那么富有。

问：在我们采访的最后时刻，我想问你最喜欢的一个项目是什么？

帕博：我倾向于认为，当前的项目就是我最喜欢的项目。每一个项目中都有包含巨大期望的、狂热的东西，这通常不会按照你的预想得到证实，但这是驱动它的动力所在。最后还是要回归现实。

我想说，能够观察到尼安德特人的基因组是几年前我认为在我的有生之年是不可能做到的事情，这是显而易见的。现在，它也确实如此。

问：你认为尼安德特人有什么让人兴奋的地方?

帕博：他们存在的时间其实很短，也就大约2000代吧，这些与我们相似的古人类，但又与我们明显不同，给了我们一些“启示”。

有时我喜欢做一个思想实验——如果它们继续繁衍2000代，直至今日，那会有什么后果呢？对尼安德特人的种族歧视会比我们今天经历的种族歧视更严重吗，因为他们确实与我们有点不同，如果它们还活着的话，也许我们也就不能像现在这样把自己和类人猿区分开来，我们也不能把人类和其他动物更好地区分开来。

事情可能会有两种结果——我们永远也不知道，但思考这些事情是很有趣的，因为它能正确地看待我们社会中的这些问题，也许在某些地方它有这种魔力。