當(dāng)前觀點(diǎn)：2022諾貝爾生醫(yī)獎(jiǎng)爆冷，人類(lèi)進(jìn)化遺傳學(xué)首次問(wèn)鼎

瑞典當(dāng)?shù)貢r(shí)間2022年10月3日11時(shí)30分（北京時(shí)間10月3日17時(shí)30分），諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布將2022年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給瑞典生物學(xué)家、進(jìn)化遺傳學(xué)家Svante P??bo（斯萬(wàn)特·帕博），以表彰他發(fā)現(xiàn)了與已滅絕古人類(lèi)和人類(lèi)進(jìn)化相關(guān)的基因組。

Svante P??bo（1955-）

(資料圖片)

Svante P??bo于 1955 年 4 月 20 日出生在瑞典斯德哥爾摩，母親是愛(ài)沙尼亞化學(xué)家 Karin P??bo ，父親是生物化學(xué)家 Sune Bergstr?m，曾與 Bengt I. Samuelsson 和 John R. Vane共同獲得 1982 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 Svante P??bo于 1986 年在烏普薩拉大學(xué)獲得博士學(xué)位，研究腺病毒的 E19 蛋白如何調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。

廈門(mén)大學(xué)教授王傳超對(duì)《返樸》介紹說(shuō)：Svante P??bo自上個(gè)世紀(jì) 80 年代開(kāi)始古 DNA 研究以來(lái)，一直在為探索古 DNA 實(shí)驗(yàn)技術(shù)和建立古 DNA 研究標(biāo)準(zhǔn)而努力。隨著分子克隆、 PCR、二代測(cè)序技術(shù)、引物延伸捕獲和液相雜交捕獲等擴(kuò)增和測(cè)序技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，古 DNA 研究已逐漸成為一個(gè)用途廣泛、極有發(fā)展前景的領(lǐng)域。古 DNA 研究為人類(lèi)的起源和演化歷史提供了非常有價(jià)值的參考。2010 年，德國(guó)馬普研究所 Svante P??bo 領(lǐng)導(dǎo)的研究組對(duì)已滅絕的尼安德特人（ Neanderthal）全基因組測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)非洲現(xiàn)代人中沒(méi)有任何尼安德特人的遺傳成分，但是在非洲之外的現(xiàn)代人群中都有 1%~4%的尼安德特人混血。其后， 4 萬(wàn)年前生活在北亞的丹尼索瓦人（ Denisovan）的全基因組也被成功解析，人類(lèi)起源模型被修正為了“晚近非洲起源附帶雜交”。

今天的文章摘引自Svante P??bo以第一人稱(chēng)視角講述古遺傳學(xué)研究發(fā)展歷史的科普著作《尼安德特人》。

作者 | 斯萬(wàn)特·帕博（Svante P??bo）

譯者 | 夏志

審校 | 楊煥明

我一開(kāi)始并沒(méi)有研究尼安德特人，而是研究古埃及木乃伊。在我13歲的時(shí)候，媽媽帶我去了埃及，自此我就迷上了那里的古老歷史。但是當(dāng)我在烏普薩拉大學(xué)開(kāi)始認(rèn)真進(jìn)行這項(xiàng)研究時(shí)，我越來(lái)越清晰地意識(shí)到，我所迷戀的法老、金字塔、木乃伊只是青少年時(shí)期的浪漫夢(mèng)想而已。我做了功課、記住了象形文字和歷史事實(shí)，甚至曾連續(xù)兩個(gè)夏天在斯德哥爾摩的地中海博物館編撰陶片和其他文物的目錄。我或許會(huì)成為瑞典的一位埃及古文物學(xué)者，并在同一家博物館工作。但是我發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)人第二個(gè)夏天所做的事情與第一個(gè)夏天幾乎一樣。此外，他們?cè)谕粫r(shí)間去同一家餐館吃同樣的飯菜，討論同樣的古埃及之謎和學(xué)術(shù)八卦。事實(shí)上，我開(kāi)始意識(shí)到，對(duì)我而言，埃及古文物學(xué)這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展太慢。這不是我想要的那種職業(yè)生活。我想經(jīng)歷更多的興奮，想要與我所看到的周?chē)澜缬懈嗟年P(guān)聯(lián)。

這種覺(jué)醒使我陷入了各式各樣的危機(jī)。我父親曾是一名醫(yī)生，后來(lái)成了生物化學(xué)家。受其啟發(fā)，我決定學(xué)醫(yī)，爾后再?gòu)氖禄A(chǔ)研究。所以我進(jìn)了烏普薩拉大學(xué)的醫(yī)學(xué)院，幾年后驚訝地發(fā)現(xiàn)自己非常喜歡問(wèn)診病人。醫(yī)生似乎是為數(shù)不多的不僅可以遇到各式各樣的人，還可對(duì)其生活發(fā)揮積極作用的職業(yè)。而與人們交流、建立關(guān)系的能力是我沒(méi)想到自己會(huì)具備的才能。經(jīng)過(guò)四年的醫(yī)學(xué)研究，我又面臨一個(gè)小小的危機(jī)：應(yīng)該成為一名醫(yī)生，還是轉(zhuǎn)行到原本打算從事的基礎(chǔ)研究呢？我選擇了后者，并認(rèn)為拿到博士學(xué)位后還可以（最有可能）回到醫(yī)院。我加入了彼爾·帕特森（Per Pettersson）的實(shí)驗(yàn)室，他是當(dāng)時(shí)烏普薩拉最炙手可熱的科學(xué)家之一。不久之前，他的研究小組首次克隆了一類(lèi)重要的移植抗原的基因序列。這些蛋白分子位于免疫細(xì)胞表面，并介導(dǎo)對(duì)病毒和細(xì)菌蛋白的識(shí)別。帕特森不僅提出了與臨床實(shí)踐相關(guān)的令人興奮的生物學(xué)見(jiàn)解，而且他的實(shí)驗(yàn)室還是烏普薩拉少數(shù)幾個(gè)已掌握通過(guò)引入細(xì)菌操縱DNA克隆這一新方法的實(shí)驗(yàn)室之一。

帕特森邀請(qǐng)我加入研究腺病毒編碼蛋白的團(tuán)隊(duì)。腺病毒是一種會(huì)引起腹瀉、類(lèi)似感冒等其他擾人癥狀的病毒。人們認(rèn)為這種病毒蛋白與細(xì)胞內(nèi)的移植抗原相結(jié)合，因此一旦被運(yùn)送到細(xì)胞表面，它就會(huì)被免疫系統(tǒng)細(xì)胞識(shí)別，然后激活免疫系統(tǒng)，殺死體內(nèi)其他受感染的細(xì)胞。在接下來(lái)的三年里，我和其他人一起研究這種蛋白質(zhì)，并開(kāi)始意識(shí)到我們對(duì)這種蛋白質(zhì)的看法是完全錯(cuò)誤的。我們發(fā)現(xiàn)，病毒蛋白并非是免疫系統(tǒng)攻擊的倒霉目標(biāo)，相反，病毒蛋白能夠?qū)ふ业郊?xì)胞內(nèi)部的移植抗原、與它們結(jié)合，并阻止它們被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞表面。由于受感染的細(xì)胞表面沒(méi)有移植抗原，所以免疫系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別它是否受到感染?？梢赃@么說(shuō)，這種蛋白質(zhì)掩護(hù)了腺病毒。事實(shí)上，它使得細(xì)胞內(nèi)的腺病毒可以存活相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，甚至可能活得與感染者一樣久。這種病毒可以以此方式屏蔽宿主的免疫系統(tǒng)，這著實(shí)是一項(xiàng)意外的發(fā)現(xiàn)。最后，我們以多篇備受矚目的論文把工作成果發(fā)表在頂級(jí)期刊上。實(shí)際上，后來(lái)諸多研究發(fā)現(xiàn)，其他病毒也使用類(lèi)似的機(jī)制逃避免疫系統(tǒng)的攻擊。

這是我第一次體驗(yàn)到從事尖端科學(xué)研究的滋味，非常著迷。這也是我第一次（但不是最后一次）看到，科學(xué)的進(jìn)步往往是一個(gè)痛苦的過(guò)程：認(rèn)識(shí)到自己和同齡人的想法是錯(cuò)誤的，而說(shuō)服你最親密的伙伴以及全世界的大部分人好好考慮新的想法甚至需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

但不知何故，雖處在對(duì)生物學(xué)的興奮之中，我仍無(wú)法完全擺脫對(duì)古埃及的迷戀。只要有時(shí)間，我就去埃及學(xué)研究所聽(tīng)課。我一直選修科普特語(yǔ)課，這是一種古埃及法老所說(shuō)的語(yǔ)言。我同羅斯季斯拉夫·霍爾特爾（ Rostislav Holthoer）成為朋友。他是一名快樂(lè)的芬蘭埃及古物學(xué)者，在社會(huì)、政治和文化方面擁有強(qiáng)大的人脈。20世紀(jì)70年代末和80年代初，我經(jīng)常在羅斯季斯拉夫的烏普薩拉家中享用晚餐，度過(guò)漫漫長(zhǎng)夜。我經(jīng)常抱怨，雖然我熱愛(ài)埃及古文物學(xué)，但很難看到未來(lái)。我也喜歡分子生物學(xué)，它可以不斷提升人類(lèi)的福祉。我得在兩條同樣誘人的職業(yè)道路之間做出抉擇—這太痛苦難解。當(dāng)然這看起來(lái)并不值得同情，因?yàn)檫@個(gè)年輕人雖然不知道如何做決定，但面對(duì)的兩個(gè)選擇都堪稱(chēng)絕佳。

但羅斯季斯拉夫?qū)ξ液苡心托?，他一直在傾聽(tīng)。我解釋科學(xué)家們現(xiàn)在如何能從任何生物中提取DNA（可以是真菌、病毒、植物、動(dòng)物或人），然后將其插入質(zhì)粒（一種來(lái)自細(xì)菌病毒的DNA載體分子），并將質(zhì)粒引入細(xì)菌，與細(xì)菌宿主一起復(fù)制出成百上千份外來(lái)DNA。我還解釋了如何確定外源基因的四個(gè)核苷酸序列，如何發(fā)現(xiàn)兩個(gè)個(gè)體或兩個(gè)物種DNA序列之間的差異。兩個(gè)序列越相似（即兩者之間的差異越少），兩者之間的關(guān)系就越密切。事實(shí)上，透過(guò)共有突變的數(shù)量，我們不僅可以推斷，在數(shù)千年和數(shù)百萬(wàn)年間，特定的序列如何從共同祖先的DNA序列演變而來(lái)，還可推斷出這些祖先DNA序列存在的大致年月。例如，在1981年的一項(xiàng)研究中，英國(guó)分子生物學(xué)家亞歷克·杰弗里斯（Alec Jeffreys）分別分析了一個(gè)人類(lèi)和猿類(lèi)血液中的血紅素蛋白基因的DNA序列，并推斷出該基因何時(shí)開(kāi)始在人類(lèi)和猿類(lèi)中獨(dú)立演化。我解釋說(shuō)，此方法可能很快就會(huì)應(yīng)用于許多基因上，任何物種的許多個(gè)體都有這些基因。這樣，科學(xué)家就能確定過(guò)去不同物種之間的親緣關(guān)系，以及它們何時(shí)開(kāi)始各自的演化，這種方法比形態(tài)學(xué)或化石研究更可靠。

當(dāng)我向羅斯季斯拉夫解釋這一切時(shí)，一個(gè)問(wèn)題逐漸浮現(xiàn)在我的腦海中：此方法只能用于測(cè)序當(dāng)今人類(lèi)及動(dòng)物的血液或組織樣本中的DNA嗎？這種方法能否用于測(cè)序那些埃及木乃伊的DNA呢？DNA分子能否在木乃伊中留存下來(lái)呢？它們也能插入質(zhì)粒并在細(xì)菌中復(fù)制嗎？我們是否有可能通過(guò)研究古DNA序列，從而闡明古埃及人彼此之間以及與現(xiàn)今人類(lèi)之間是否關(guān)聯(lián)呢？如果可以做到，那么我們便可以回答埃及學(xué)研究中常規(guī)方法所無(wú)法回答的問(wèn)題。例如，今天的埃及人與生活在大約5000年至2000年前法老統(tǒng)治時(shí)期的埃及人有何關(guān)聯(lián)？是否由于政治和文化的重大變化造成了埃及的大量人口被更替，例如公元前4世紀(jì)亞歷山大大帝的征戰(zhàn)和7世紀(jì)阿拉伯人的入侵？或者這些軍事和政治事件只是讓當(dāng)?shù)鼐用癫捎昧诵碌恼Z(yǔ)言、新的宗教以及新的生活方式？總體而言，如今居住在埃及的那些人和曾經(jīng)建造金字塔的人是否一樣？或是他們的祖先與侵略者混雜在一起，所以現(xiàn)在的埃及人和古代埃及人完全不同？諸如此類(lèi)的問(wèn)題令人激動(dòng)不已。當(dāng)然其他人應(yīng)該也想到了。

我到大學(xué)圖書(shū)館查閱了相關(guān)的期刊和書(shū)籍，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何關(guān)于從古代材料中獲取DNA的報(bào)告。似乎從沒(méi)有人試圖獲取古代的DNA；或者如果有，他們沒(méi)有成功，因?yàn)槿绻晒α?，他們肯定?huì)公布他們的發(fā)現(xiàn)。我與帕特森實(shí)驗(yàn)室中比較有經(jīng)驗(yàn)的研究生和博士后討論此事。他們說(shuō)，鑒于DNA的敏感性，為何你認(rèn)為它能保存幾千年呢？我們的談話(huà)令人沮喪，但我沒(méi)有放棄希望。我在查閱文獻(xiàn)時(shí)找到了幾篇文章，那些作者聲稱(chēng)他們從博物館上百年的動(dòng)物皮膚中檢測(cè)到了蛋白——蛋白仍能被抗體檢測(cè)到。我還發(fā)現(xiàn)，有研究聲稱(chēng)已在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)了古埃及木乃伊的細(xì)胞輪廓。所以的確有些東西保存了下來(lái)。我決定開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

第一個(gè)問(wèn)題是DNA能否在死后的組織中長(zhǎng)期存活。我推測(cè)，如果組織變得干燥，如古埃及尸體防腐人員制作的木乃伊那樣，那么 DNA或許可以長(zhǎng)期保存良好，因?yàn)榻到?DNA的酶需要水來(lái)激活。這是我需要測(cè)試的第一件事情。1981年夏天，實(shí)驗(yàn)室里沒(méi)有太多人，我去超市買(mǎi)了一塊小牛肝。我把商店的收據(jù)黏在一個(gè)嶄新的實(shí)驗(yàn)筆記本的首頁(yè)，我要用它記錄這些實(shí)驗(yàn)。我給這本筆記本貼上自己的名字標(biāo)簽，不為別的，只是因?yàn)槲蚁氡M可能地讓我的實(shí)驗(yàn)處于保密狀態(tài)。如果帕特森認(rèn)為這些實(shí)驗(yàn)并不必要，還發(fā)現(xiàn)我為此分心，他或許會(huì)禁止我做這些實(shí)驗(yàn)。畢竟免疫系統(tǒng)的分子機(jī)制研究競(jìng)爭(zhēng)激烈，我該好好全身心投入其中。無(wú)論如何，我都希望一切保密，以免失敗后遭到同事們的奚落。

為了模仿古埃及木乃伊，我決定將牛肝封存在實(shí)驗(yàn)室的烤箱中并加熱到50℃，讓其木乃伊化。這樣做的第一個(gè)后果便是我的秘密項(xiàng)目將公之于眾。第二天，怪味招致了許多閑言碎語(yǔ)，我不得不在大家發(fā)現(xiàn)并處理掉牛肝之前公開(kāi)我的項(xiàng)目。所幸隨著脫水過(guò)程的進(jìn)行，氣味不再濃郁，于是也就沒(méi)有腐爛的氣味或埋怨的話(huà)傳到教授那里。

幾天之后，肝臟就變得堅(jiān)硬、干燥，并變成黑褐色，就像埃及木乃伊一樣。我開(kāi)始從中提取DNA，大獲成功。我獲得的DNA是只有幾百個(gè)核苷酸的短片段，不像從新鮮組織中提取的DNA那樣有數(shù)千個(gè)核苷酸，不過(guò)依舊足夠用于實(shí)驗(yàn)。我的想法得到了證實(shí)。認(rèn)為DNA可以在一個(gè)死組織中存活至少幾天或幾周，這并不荒謬。但是，幾千年呢？很明顯，下一步便是在埃及木乃伊中嘗試同樣的方法。此時(shí)我跟羅斯季斯拉夫的友誼派上了用場(chǎng)。

羅斯季斯拉夫早知道我在埃及學(xué)和分子生物學(xué)上的苦惱，也樂(lè)于支持我嘗試把埃及學(xué)帶進(jìn)分子時(shí)代。他是一家小型大學(xué)博物館的館長(zhǎng)，博物館中收藏了一些木乃伊。他同意了我取樣木乃伊的請(qǐng)求，當(dāng)然，他不會(huì)讓我切開(kāi)木乃伊并取走它們的肝臟。但如果木乃伊已經(jīng)被撕開(kāi)，并且其肢體已經(jīng)斷裂，羅斯季斯拉夫允許我從木乃伊斷裂處取一小塊皮膚或肌肉組織，進(jìn)行DNA提取。一共有三個(gè)這樣的木乃伊可供使用。當(dāng)我把手術(shù)刀放到一個(gè)曾存活于3000年前的人的皮膚和肌肉上時(shí)，我發(fā)現(xiàn)它的組織質(zhì)地與我烤箱中的小牛肝不一樣。小牛肝質(zhì)地堅(jiān)硬，易于切割。但木乃伊很脆，切割的時(shí)候其組織易碎成棕色粉末。我用提取肝臟的相同流程來(lái)提取木乃伊。木乃伊提取物不同于肝臟提取物，前者與木乃伊一樣是棕色的，后者則清澈如水。我通過(guò)外加電場(chǎng)，使木乃伊提取物在凝膠中遷移以獲取DNA，并用染料染色。如果染料與DNA結(jié)合了，那么便會(huì)在紫外燈下發(fā)出粉紅色熒光。不過(guò)結(jié)果是除了棕色的東西，我什么也沒(méi)看到。事實(shí)上，紫外燈光下的確有熒光，但是呈現(xiàn)藍(lán)色而非粉紅色，所以不是我們所預(yù)期的DNA。我在其他兩個(gè)木乃伊樣品上重復(fù)這個(gè)過(guò)程。同樣，沒(méi)有DNA。所有我期待含有DNA的提取物，最后都發(fā)現(xiàn)只是不明的棕色物質(zhì)。我的實(shí)驗(yàn)室同事似乎是對(duì)的：即使在細(xì)胞內(nèi)，脆弱的DNA分子也需要被不斷地修復(fù)才能保持不被分解。它們?cè)趺纯赡軞埓鏀?shù)千年？

我把秘密的實(shí)驗(yàn)筆記本放在書(shū)桌抽屜的底部，重新回去研究通過(guò)小蛋白聰明地欺騙免疫系統(tǒng)的病毒，但我無(wú)法將木乃伊從腦海中移去。其他人怎么可能在木乃伊中看到殘存的細(xì)胞呢？也許那些棕色的東西實(shí)際上就是DNA，只是經(jīng)歷了某種化學(xué)修改，以至于它們看起來(lái)是棕色，并在紫外燈下發(fā)出著藍(lán)色熒光。也許期待每個(gè)木乃伊中均殘存DNA過(guò)于天真。也許需要分析許多木乃伊才能找到一個(gè)足夠好的樣本。找到答案的唯一辦法是說(shuō)服博物館館長(zhǎng)們犧牲許多塊木乃伊，也許會(huì)徒勞無(wú)功，但還是要懷著渺茫的希望，期待能從其中一塊中找尋到古DNA。我也不知如何才能得到他們的支持。我似乎需要一個(gè)快速、低損的方法來(lái)分析很多木乃伊。我的醫(yī)學(xué)教育背景給了我一條線(xiàn)索。例如，用活檢針從可疑的腫瘤中取出很小的組織塊，將其固定和染色，然后在顯微鏡下觀察。其中可識(shí)別的細(xì)節(jié)一般很明顯，受過(guò)訓(xùn)練的病理學(xué)家既可從中區(qū)分腸道黏膜、前列腺或乳腺中的正常細(xì)胞，又可以發(fā)現(xiàn)開(kāi)始改變的細(xì)胞，從而檢測(cè)出早期腫瘤。此外，研究人員可以在顯微鏡玻片中使用特定的DNA染料，檢驗(yàn)是否存在DNA。我需要做的就是從大量木乃伊中收集少量樣本，然后進(jìn)行DNA染色和顯微鏡觀察。顯然，想要獲得大量木乃伊，必須從最大的博物館著手。但一個(gè)來(lái)自瑞典的過(guò)于亢奮的學(xué)生，為了異想天開(kāi)的項(xiàng)目而想要獲得哪怕一丁點(diǎn)組織，這無(wú)疑會(huì)引起館長(zhǎng)的懷疑。

羅斯季斯拉夫還是很同情我。他告訴我，有一個(gè)收藏了大量木乃伊的大博物館，可能愿意合作。那就是柏林國(guó)家博物館群（Staatliche Museen zu Berlin）。這個(gè)綜合性博物館群位于當(dāng)時(shí)德意志民主共和國(guó)的首都柏林（東柏林）。羅斯季斯拉夫曾在那里花了好幾周時(shí)間研究古埃及陶器收藏。他作為一名瑞典教授獲得了在博物館工作的許可。不過(guò)，他能和該館群的幾個(gè)館員成為親密朋友，主要有賴(lài)于他深入發(fā)展跨國(guó)界友誼的能力。1983年夏天，我坐上去往瑞典南部渡口的火車(chē)，第二天早上抵達(dá)民主德國(guó)。

我在柏林待了兩個(gè)星期。每天早上，我都要通過(guò)數(shù)道檢查關(guān)卡才能進(jìn)入國(guó)家博物館群之一的博德博物館（ Bode Museum）的儲(chǔ)存間。博德博物館位于近柏林中心施普雷河中的一個(gè)島上。二戰(zhàn)過(guò)去已將近40年了，但博物館仍清晰地保留了戰(zhàn)爭(zhēng)的痕跡。我看到窗戶(hù)周?chē)膲γ嫔嫌袕椏?，那是蘇聯(lián)軍隊(duì)攻陷柏林之時(shí)用機(jī)槍掃射所留下的。第一天，他們帶我去參觀戰(zhàn)前的古埃及文物展，并給了我一頂建筑工人用的安全帽。我很快就明白這是為了什么。展覽館的屋頂有炮擊和炸彈所留下的巨大孔洞。鳥(niǎo)兒飛進(jìn)飛出，有的甚至在法老的石棺里筑巢。一切脆弱的文物材料，如今已被明智地存儲(chǔ)在別處。

在接下來(lái)的幾天里，主管埃及文物的館員帶我參觀了所有木乃伊。午餐前幾小時(shí)，我在他那滿(mǎn)是灰塵的破舊辦公室，從已裂開(kāi)且破損的木乃伊上切下了幾小塊組織。午餐頗費(fèi)一番工夫，因?yàn)樾枰ㄟ^(guò)所有安全檢查才能到達(dá)河對(duì)岸的一家餐館。那里的食物很油膩，需要就著大量啤酒和杜松子酒才能下咽?；氐秸桂^，我們繼續(xù)喝了一下午杜松子酒。雖然我們花了數(shù)小時(shí)討論關(guān)于未來(lái)的種種假設(shè)，我還是設(shè)法采集了30多份木乃伊樣品，并帶回瑞典。

在烏普薩拉，為了制作供顯微鏡觀察的樣本，我把標(biāo)本浸泡在鹽溶液中補(bǔ)充水分，然后將它們置于載玻片上染色，再觀察組織中細(xì)胞保存的狀況。為了避免太多人知道我在做什么，我只在周末和深夜開(kāi)展這項(xiàng)工作。當(dāng)我透過(guò)顯微鏡觀察時(shí)，古老組織的模樣讓我沮喪。我?guī)缀鯚o(wú)法從肌肉樣本中看到纖維，更不用說(shuō)任何可能存有DNA的細(xì)胞核痕跡了。我?guī)捉^望，直到有一天晚上，我觀察了一個(gè)木乃伊外耳軟骨部分的切片。和骨頭中的細(xì)胞一樣，軟骨里的細(xì)胞生活在致密硬組織的腔隙之中。觀察軟骨時(shí)，我看到腔隙內(nèi)似乎有細(xì)胞殘骸。興奮之余，我將帶有DNA的部分染色。當(dāng)我把玻片放于顯微鏡下時(shí)，雙手一直在顫抖。軟骨細(xì)胞內(nèi)的確殘留有DNA染色的跡象（見(jiàn)圖2.1）。軟骨里面殘存有DNA！

我的精神為之一振，繼續(xù)處理其他所有從柏林帶回的樣品。有幾個(gè)樣品看起來(lái)頗有希望。特別值得注意的是其中一塊取自一個(gè)兒童木乃伊左小腿的皮膚，其上帶有明顯的細(xì)胞核。當(dāng)我給一段帶有DNA的皮膚染色時(shí)，細(xì)胞核發(fā)光了。由于這種DNA存在于細(xì)胞核中，所以它們雖然會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)在生長(zhǎng)著細(xì)菌或真菌的組織中，卻不可能來(lái)自細(xì)菌或真菌。這確實(shí)證明，該兒童自身的DNA被保存了下來(lái)。我拍了很多顯微鏡照片。

圖2.1 取自柏林的埃及木乃伊軟骨組織的顯微圖像。一些腔隙間的細(xì)胞殘留物在發(fā)光，這表明很可能殘存著DNA。照片來(lái)源：斯萬(wàn)特·帕博，烏普薩拉大學(xué)。

經(jīng)過(guò)細(xì)胞核染色，我發(fā)現(xiàn)3具木乃伊樣品中殘存有DNA。那個(gè)兒童的樣本保存了最多完好的細(xì)胞。但現(xiàn)在另一個(gè)疑慮開(kāi)始侵襲我。我怎樣才能確定這真的是一具古老的木乃伊？有時(shí)為了從游客和收藏者那里賺到少數(shù)的錢(qián)，騙子們會(huì)把新近的尸體偽造成古埃及的木乃伊。這些木乃伊有的后來(lái)會(huì)被捐贈(zèng)到博物館。柏林博物館的工作人員無(wú)法給我出具任何關(guān)于這個(gè)木乃伊的出處記錄，也許是因?yàn)橄嚓P(guān)記載已經(jīng)慘遭戰(zhàn)火摧毀。只有通過(guò)碳測(cè)年方法才能確定它的年代。幸運(yùn)的是，碳測(cè)年專(zhuān)家戈蘭·波士蘭德（G?ran Possnert）就在烏普薩拉大學(xué)工作。他利用加速器，通過(guò)測(cè)量碳同位素的比值來(lái)測(cè)定微量古代殘骸的年份。我問(wèn)他測(cè)年木乃伊需要花多少錢(qián)，我擔(dān)心自己微薄的學(xué)生津貼負(fù)擔(dān)不起。他對(duì)我表示同情并許諾測(cè)年是免費(fèi)的。他體貼地一筆帶過(guò)價(jià)格。毫無(wú)疑問(wèn)，真實(shí)價(jià)格大大超出我的承受范圍。我把一小塊木乃伊交給戈蘭并等待結(jié)果。對(duì)我來(lái)說(shuō)，這是科學(xué)研究中最令人沮喪的狀況之一：當(dāng)你的工作在很大程度上取決于其他人時(shí)，除了等待一個(gè)可能永遠(yuǎn)不會(huì)響起的電話(huà)，你無(wú)能為力。但幾周之后，我終于等到了一直苦苦等待的電話(huà)。結(jié)果是個(gè)好消息！那就是木乃伊有2400年的歷史。2400年前，差不多是亞歷山大大帝征服埃及時(shí)期。我長(zhǎng)舒一口氣，出門(mén)買(mǎi)了一大盒巧克力寄給戈蘭。然后我開(kāi)始考慮發(fā)表這一發(fā)現(xiàn)。

在民主德國(guó)的時(shí)候我已經(jīng)了解到，生活在當(dāng)時(shí)氛圍之下的人很敏感。我還知道，博物館館長(zhǎng)和其他接待我的博物館工作人員會(huì)對(duì)我僅在論文末敷衍地致謝而失望。我想以恰當(dāng)?shù)姆绞教幚磉@件事情，所以與羅斯季斯拉夫以及史蒂芬·格魯納特（Stephan Grunert）商量。史蒂芬是我在東柏林結(jié)交的年輕但雄心勃勃的民主德國(guó)埃及古文物學(xué)者。最后，我決定在民主德國(guó)的科學(xué)期刊上發(fā)表首篇關(guān)于木乃伊DNA的文章。我用僅有高中水平的德語(yǔ)，艱難地寫(xiě)出發(fā)現(xiàn)，并附上木乃伊本身以及DNA染色組織的照片。同時(shí)，我還從木乃伊身上提取DNA。這一次，我可以用凝膠證明提取物中含有DNA，并在文中附上該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果圖。大部分DNA降解，但有些片段依然有幾千個(gè)核苷酸長(zhǎng)，與從新鮮血液樣本中提取的DNA差不多長(zhǎng)。我寫(xiě)道，這似乎表明，有些遠(yuǎn)古組織的DNA分子或許大到足以供我們研究個(gè)體基因。我暢想著，如果能系統(tǒng)地研究古埃及木乃伊的DNA，將來(lái)還會(huì)迎來(lái)什么可能。在論文最后，我滿(mǎn)懷希望地寫(xiě)下：“未來(lái)幾年的工作將昭示這些夢(mèng)想是否會(huì)成真。”我將文稿寄給史蒂芬，他修正了我的德語(yǔ)。1984年，這篇論文發(fā)表在由民主德國(guó)科學(xué)院出版的期刊《古代》（Das Altertum）上。但是接下來(lái)什么都沒(méi)有發(fā)生。沒(méi)有一個(gè)人寫(xiě)信給我，更不用說(shuō)索要復(fù)印本了?？v然我為自己得到的結(jié)果興奮，但其他人似乎并非如此。

我意識(shí)到，世界上大部分人并沒(méi)有閱讀民主德國(guó)出版物的習(xí)慣。之后，我從一個(gè)木乃伊男人的頭骨片段中得到了類(lèi)似的結(jié)果，同年10月，我將以此結(jié)果撰寫(xiě)好的論文提交給看似很合適的西方期刊—《考古學(xué)雜志》（Journal of Archaeological Science）。但讓我沮喪的是，整個(gè)發(fā)表過(guò)程出奇的慢，比我在民主德國(guó)發(fā)表論文還要慢。但是在民主德國(guó)雜志發(fā)表論文時(shí)，需要由史蒂芬斧正語(yǔ)言。我覺(jué)得，這反映出考古相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)展如同冰川移動(dòng)一樣緩慢。最終在1985年年底，《考古學(xué)雜志》刊載了我的論文，那時(shí)，論文中的結(jié)果已被其他實(shí)驗(yàn)蓋過(guò)。

既然我手頭已有一些木乃伊DNA，下一步工作就很清楚了：我需要在細(xì)菌中克隆它。我用酶處理，使DNA的末端與其他DNA結(jié)合，然后與細(xì)菌質(zhì)?；旌希偌尤胍环N酶，使DNA片段連接在一起。如果實(shí)驗(yàn)順利，就會(huì)得到木乃伊DNA片段與質(zhì)粒DNA結(jié)合在一起的混合分子。將這些質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌后，混合分子不僅會(huì)在細(xì)菌細(xì)胞中大量復(fù)制，還會(huì)使細(xì)菌對(duì)我加進(jìn)培養(yǎng)基中的抗生素產(chǎn)生抗性，因此只有那些含有混合質(zhì)粒的細(xì)菌才能生存。在含有抗生素的生長(zhǎng)板上培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)，如果實(shí)驗(yàn)成功，就會(huì)出現(xiàn)細(xì)菌菌落。每個(gè)菌落都來(lái)自單一的細(xì)菌，它們各自攜帶一份特殊的木乃伊DNA。為了檢查實(shí)驗(yàn)，我設(shè)置了對(duì)照組，這在任何實(shí)驗(yàn)中都是必需的。我還同時(shí)重復(fù)了兩組完全一樣的實(shí)驗(yàn)，只是一組沒(méi)有在質(zhì)粒中添加木乃伊DNA，另一組則添加了現(xiàn)代人類(lèi)DNA。將相應(yīng)的DNA添加入細(xì)菌后，我把它們涂抹在含有抗生素的瓊脂平板上，然后放入37℃的恒溫箱中過(guò)夜。不出所料，隔天早上我一打開(kāi)恒溫箱，就感受到帶有培養(yǎng)基味道的潮濕空氣撲面而來(lái)。加了現(xiàn)代人類(lèi)DNA的平板上滿(mǎn)滿(mǎn)覆蓋了數(shù)千個(gè)菌落。這表明我的質(zhì)粒已經(jīng)發(fā)揮作用：因?yàn)閿y帶了質(zhì)粒，所以細(xì)菌能存活下來(lái)。而沒(méi)有在質(zhì)粒中加入外來(lái)DNA的實(shí)驗(yàn)，幾乎都沒(méi)有長(zhǎng)成菌落，這表明我的實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有未知來(lái)源的DNA。加了東柏林木乃伊DNA的那組實(shí)驗(yàn)，長(zhǎng)出了數(shù)百個(gè)菌落。我欣喜若狂。很顯然我復(fù)制了2400年前的DNA！但是，它是否可能來(lái)自寄生在該兒童體內(nèi)的細(xì)菌，而非她自身的DNA呢？我怎樣才能證明我在細(xì)菌中克隆的DNA至少有一部分來(lái)自人類(lèi)呢？

我需要確定一些DNA序列，表明它是人類(lèi)DNA，而非細(xì)菌的。但如果我只是隨意對(duì)克隆進(jìn)行測(cè)序，其中有些可能來(lái)自人類(lèi)基因組（1984年，人類(lèi)全基因組還未解碼，科學(xué)家當(dāng)時(shí)花了很大力氣才測(cè)出了零星序列），有些可能來(lái)自某些微生物，而它們的DNA序列幾無(wú)人知。因此，我必須挑出一些重要的克隆進(jìn)行測(cè)序，而不是隨意選擇。幫助我解決這個(gè)問(wèn)題的，是一項(xiàng)可以識(shí)別哪些克隆中含有與我所想找的序列相似的DNA技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)包括將數(shù)百個(gè)菌落中的一些細(xì)菌轉(zhuǎn)印到纖維素濾紙上，細(xì)菌在纖維素濾紙上破裂，它們的DNA就附著紙上。接著我用放射性物質(zhì)標(biāo)記DNA片段，即制成一個(gè)單鏈“探針”，然后與濾紙上的單鏈DNA互補(bǔ)序列雜交。我選用的DNA片段含有重復(fù)DNA元件（即Alu元件），長(zhǎng)約 300個(gè)核苷酸。人類(lèi)基因組中約有 100萬(wàn)份Alu元件，而猿、猴等生物中都沒(méi)有。事實(shí)上，這些Alu元件是如此之多，人類(lèi)基因組的10%以上都由其組成。如果能在克隆中發(fā)現(xiàn)Alu元件，那就可以表明我從木乃伊中提取的DNA至少有一些來(lái)自人類(lèi)。

我在實(shí)驗(yàn)室研究過(guò)的基因中，有一個(gè)包含Alu元件。我將其與放射性物質(zhì)結(jié)合，然后與濾紙混合在一起。正如期望的那樣，如果含有人類(lèi)的DNA，這些克隆里就會(huì)含有放射性物質(zhì)。我挑了放射性最強(qiáng)的雜交克隆，它包含一個(gè)大約由3400個(gè)核苷酸組成的DNA片段。在我們研究組的DNA測(cè)序?qū)＜疫_(dá)恩·拉哈瑪（Dan Larhammar）的幫助下，我測(cè)序了一部分克隆，發(fā)現(xiàn)其中確實(shí)包含有Alu元件。我很高興。我的克隆中有人類(lèi)DNA，并且它們可以在細(xì)菌中復(fù)制。

1984年11月，當(dāng)我還在努力地與測(cè)序凝膠打交道時(shí)，《自然》上發(fā)表了一篇對(duì)我來(lái)說(shuō)意義重大的論文。在加州大學(xué)伯克利分校和艾倫·威爾遜（現(xiàn)代人類(lèi)起源“走出非洲”理論的主要構(gòu)建者，也是當(dāng)時(shí)最著名的生物演化學(xué)家之一）一起工作的羅素·樋口（Russell Higuchi），從一頭100年前的斑驢（一種已經(jīng)滅絕的斑馬亞種，100多年前仍存在于非洲南部）皮膚上成功提取并克隆了DNA。羅素·樋口獲得了2條線(xiàn)粒體DNA片段。他指出，正如預(yù)期的那樣，斑驢與斑馬更為近緣，與馬的關(guān)系更遠(yuǎn)。這項(xiàng)工作極大地鼓舞了我。如果艾倫·威爾遜也研究古DNA，如果《自然》認(rèn)為一篇研究120年前的DNA的論文足夠有趣、值得發(fā)表，那么我做的事情既不瘋狂，也不枯燥。

這是我第一次坐下來(lái)寫(xiě)關(guān)于這項(xiàng)研究的論文，我相信全世界的很多人都會(huì)對(duì)此感興趣。受艾倫·威爾遜例子的啟發(fā)，我投給《自然》。我描述了針對(duì)東柏林木乃伊開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)，還在參考文獻(xiàn)的開(kāi)頭列上了自己發(fā)表在民主德國(guó)雜志上的那篇論文。不過(guò)，在把論文寄到《自然》的倫敦辦公室之前，我需要做一些事情。我需要和我的論文導(dǎo)師彼爾·帕特森談?wù)?，并把已?xiě)好并準(zhǔn)備投稿的論文給他看。帶著些許惶恐，我走進(jìn)他的辦公室，告訴他我所做的這些事情。我問(wèn)他是否愿意以導(dǎo)師身份，和我一起成為論文的共同作者。顯然，我想多了。他不僅沒(méi)有責(zé)備我濫用科研經(jīng)費(fèi)和浪費(fèi)寶貴的時(shí)間，似乎還很高興。他答應(yīng)看論文，但拒絕掛名共同作者，原因很明顯，他之前完全沒(méi)意識(shí)到有這項(xiàng)研究。

幾周后，我收到了《自然》的回信，編輯說(shuō)，如果我能回復(fù)審稿人的一些小意見(jiàn)，他們之后就可以發(fā)表我的論文。沒(méi)過(guò)多久，校樣寄來(lái)了。那時(shí)，我正想著如何接近艾倫·威爾遜（在我看來(lái)，他如同神一般的存在），并詢(xún)問(wèn)他，等我博士答辯之后，我是否可以和他一起在伯克利工作。我不知該如何開(kāi)口，于是便把校樣稿的復(fù)印本寄給了他，沒(méi)有附上任何說(shuō)明。我覺(jué)得如果能提前看到未正式發(fā)表的論文，他會(huì)很高興。我想以后再寫(xiě)信給他，詢(xún)問(wèn)是否可以在他的實(shí)驗(yàn)室工作?！蹲匀弧返倪M(jìn)度很快，甚至設(shè)計(jì)了一幅DNA序列巧妙環(huán)繞木乃伊的封面插畫(huà)。更為迅速的是，我收到了艾倫·威爾遜的回信。他稱(chēng)呼我為“帕博教授”——那個(gè)時(shí)候還沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)和谷歌，所以他沒(méi)法知曉我是誰(shuí)?；匦诺钠溆嗖糠指钗殷@奇不已。他問(wèn)我，是否能在即將到來(lái)的休假年到“我”的實(shí)驗(yàn)室訪學(xué)！這真是個(gè)美麗的誤會(huì)，全因?yàn)槲沂裁唇榻B都沒(méi)附。我跟伙伴們開(kāi)玩笑說(shuō)，最有名的分子演化學(xué)家艾倫·威爾遜或許會(huì)給我洗一年的凝膠板。然后我靜下來(lái)給他回信，解釋我不是教授，甚至還不是博士，也沒(méi)有可以供他學(xué)術(shù)休假訪問(wèn)的實(shí)驗(yàn)室。相反，我倒想知道我是否有機(jī)會(huì)去他伯克利的實(shí)驗(yàn)室做博士后。

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