【領跑者】付巧妹:破譯遠古DNA密碼 給世界以驚奇

2021-01-15 央視網
【領跑者】付巧妹:破譯遠古DNA密碼 給世界以驚奇

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  央視網消息:科研路上,中國的科學家們也在各自的研究領域「攀登」,向著科研的高地進發。

付巧妹

  付巧妹是我國古人類DNA研究專家,其開創性的古DNA提取與研究方法,在全球古人類研究領域不斷引發驚嘆和讚譽。她曾在《自然》雜誌上發表了十三篇論文,重新書寫了歐洲最早的現代人類的歷史。

  現在,她正在打造一支全球領先、中國製造的古DNA研究團隊,她的研究重心轉向最早定居亞洲的智人,她希望能對亞洲先民的歷史探索創造同樣甚至更大的驚奇。

  2017年春,西安郊區一處正在施工的建築工地,考古人員發現了一個先秦時期的墓葬群。付巧妹隨後來到發掘現場,她的工作是破譯這些來自數千年前的人骨之謎。也許這些人骨可以幫助呈現更多早期歷史,以及遠古人類的存在。

  穿好防護服、戴上兩層手套、戴上面罩,包裹嚴實後,付巧妹走進實驗操作間。她取出一個古人類的牙齒樣本,取一些骨粉,這些骨粉是她做研究必不可少的原材料。

  中科院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任付巧妹:要用錫紙把這個牙齒包得很嚴,避免被我現在的DNA汙染了,而且這樣也能防止它汙染了我的手。

  付巧妹所研究的古DNA技術,就仿佛是面對遠古人類的法醫。這是一門看起來容易讓人陷入困惑的學科,剛接觸的人會常有盲人摸象的無助感。

  中科院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任付巧妹:利用當時人群的古DNA來了解當時人群的一個遺傳關係,從而了解當時人類發生過什麼,也就是說,我們從哪裡來,我們是誰。

  但她做的工作要比現代法醫更複雜。除了要收集到合適的人骨樣本,最難的便是對古DNA的信息破譯。包括提取、排序、重建古DNA的片段、序列比對組裝等等。與做現代人的DNA研究不同,她首先面臨的難題就是如何去掉這些古老DNA中的汙染。

  一塊距今4萬年前的早期現代人下頜骨在羅馬尼亞洞穴被發現,2009年古人類學者開始對它進行研究。他們相信它與已經消失的古人類尼安德特人之間關係極為密切。但是,由於埋藏環境過於潮溼惡劣,無法有效提取DNA,很多歐洲的科學家們被迫放棄了對它的進一步研究。

  中科院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任付巧妹:當時獲得的數據非常糟糕,一個是量很少,二就是汙染率達到了70%,另外一個,就是現在的這些人對當時的樣品的汙染,使得我們非常困難的就是說,能夠獲得有效的數據。

  參與這一國際合作研究的付巧妹沒有放棄,通過反覆嘗試,她採用了一種類似釣魚的方法,用現代人的DNA做了一個吸鐵磁一樣的引子,由於相似度高,這個引子會把人骨上所有屬於人類的DNA吸附並提取出來。隨後,通過對提取出來的人類DNA成分的分離,最終,在極為細微的古DNA信息中,付巧妹發現了這個樣本的曾曾曾祖父母中,有一個是尼安德特人,尼安德特人被認為是十二萬年前出現,早在3萬年前滅絕的古人類,付巧妹的發現意味著現代人與尼安德特人發生基因交流的年代較前人的研究,縮短了近一萬年,她的這一發現被《自然》雜誌認為是相當驚人的。

  中科院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任付巧妹:很多情況下它(古DNA分析)甚至比精準醫學的數據量還要大,你要發揮你整個的研究能力還有你的科研的嚴謹性,還有你的數據挖掘能力,因為你相當於是探索一個未知的東西。

  善於在迷宮般的複雜歷史中探索的付巧妹,不停地尋找著一個又一個出口,刷新未知的世界。她破譯了最古老的現代人基因組,發現了歐洲人的藍色眼睛出現的時間在大概4萬年前;她開發捕獲DNA技術,從中國4萬年化石中獲得世界首例早期現代人核DNA,相關學術論文在《自然》《科學》等國際期刊上發布二十幾篇, 2016年,《自然》雜誌將其評為中國十大科學之星之一。

珍妮特

  馬普進化人類研究所生物信息中心主任珍妮特:付巧妹是近些年來最有天賦的古DNA研究人員之一。她不僅僅在實驗室中發揮自如,能夠從很困難的古代標本中提取好的DNA序列,同時,也具備了很強的分析DNA序列的計算能力,從而能夠不斷有新的發現。她的這兩個領域中的不同尋常的複合能力讓她具備發掘新發現的獨特技能。

  付巧妹現在正著力打造一支能夠領跑世界的中國古DNA研究團隊。她認為,古DNA研究領域,世界正在看中國,如何保持領跑優勢,這應該是她的責任與擔當,不能有半絲懈怠。

鄧濤

  中科院古脊椎動物與古人類研究所副所長鄧濤:付巧妹帶來了非常先進的理念,把我們國家以前比較空白的情況得到很大的改善。我們從跟跑的地位,很快跨過了並行階段,現在正在向領跑者角度轉變,現在也可以說我們是一個人類古DNA研究的一個中心吧。

  中科院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任付巧妹:我覺得現在這個領域裡有太多未知了,而這個未知就是我們做研究的動力。然後在一個一個剝開的過程中,把這些挑戰都成為不是挑戰,都能夠去跨越它。

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