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付巧妹 破译古人类基因密码

2018-05-30

科学大观园 2018年5期
关键词:古人类现代人研究所

34岁的付巧妹是我国古人类DNA研究专家,其开创性的古DNA提取与研究方法,在全球古人类研究领域引发惊叹和赞誉。

2016年6月20日《自然》杂志评选出十位中国科学之星,付巧妹赫然在列,并成为其中最年轻的一位,入选理由是:“帮助重写了欧洲最早的现代人类的历史,并希望用古人类遗骸的DNA改写亚洲的史前史。”2016年1月,在结束德国、美国7年的求学和科研生涯后,这位年轻的女学者回到国内,担任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任,开始打造一支“中国制造”的古DNA研究团队。2017年,付巧妹入选HHMI(霍华德·休斯医学研究院)国际研究学者,这被认为是科学家职业生涯的一个重要荣誉。

拥有多学科背景

出生在江西的付巧妹从小就对生物方面感兴趣,特别是到了高中阶段,这种兴趣更是与日俱增。原本想着大学考取相关专业的她,却误打误撞地进了西北大学的文物保护技术专业。

“这其实是个文理交叉专业,以化学为主。”付巧妹说,“除此之外,我们还学习计算机、大学物理、考古和文物鉴定等课程。”

虽然在当时,付巧妹觉得这些课程设置太广且和所学专业不太相关,但后来的事实证明,本科阶段打下的这种综合基础对她开展研究工作有非常大的帮助。

因为一直抱着未来能在生物领域工作的愿望,付巧妹在本科毕业时放弃了本校保研,转而考取了中国科学院研究生,从事骨骼方面的研究。2009年,她结束了硕士阶段学习,前往德国马克斯·普朗克人类演化研究所攻读博士学位。

到了德国并不意味着被认可,达到研究所的要求成了摆在付巧妹面前的第一道难关。

付巧妹说:“和国内不同,德国的博士学位是一项工作,每年都有考核,一旦没通过就会被淘汰。”

到德国学习古DNA研究是付巧妹自己主动而且强烈要求的,尽管她之前在这方面没有太多基础。“做古DNA研究,听起来好像还是和骨骼打交道,但是技术本身都是和遗传相关的。”

“幸运的是,我搭上了DNA研究信息大爆炸时代的列车。”付巧妹说,“第二代测序仪的出现带来了大量数据,进行大批量数据的挖掘并抓出有用信息,在这点上所有人都是平等的,研究生物或者生命科学的人并不见得有优势。”这样一来,反而之前学习的被付巧妹认为“并没多大用处”的计算机和高数等知识,成了她在古DNA研究领域打开局面的因素之一。

于是,在到达德国4个月后,付巧妹便因其“吸收能力强,而且不仅是被动接收,还能自主互动”,被批准可以正式开始在研究所里攻读博士。

充满自我怀疑精神

在德国马克斯·普朗克人类演化研究所演化遗传系,付巧妹是唯一一个拜师于古DNA领域泰斗斯凡特·帕波的中国学生。帕波在接受《自然》杂志采访时,称她为“最棒的学生之一”。

2012年下半年,已经在研究所学习3年多的付巧妹通过一些前期项目,让帕波看到了她的潜力。就在此时,所里接到一个非常重大的项目——西伯利亚西部4.5万年现代人基因组。帕波决定让付巧妹成为该项目的领衔人。

付巧妹说:“当研究所拿到4.5万年前的腿骨化石时,并没有清晰的研究思路。因为在此之前,我们团队更加关注的是已经灭绝了的古人类,而现在要研究第一个全基因组的早期现代人,那么思路就会不同,难度很大。”

这些困难并没有难倒付巧妹。她首先做出估算,展示计划的可能性和所需数据,提出和设计了自己的研究问题,并给出相应的解决方法,然后带领大家一步步挖掘,一点点发现。

“一开始大家还有些怀疑。但通过合作,我的运筹能力,发现问题、解决问题的能力逐渐获得了大家的认可。”付巧妹说。

最终,这个项目的研究成果揭示了两大问题:一是为人类迁移路线增加了可信细节,提出了现代人祖先“走出非洲”的路线并非只有单一的南线,而存在北线“蹊径”的可能。二是关于现代人祖先是否与古人类的基因交流。研究发现,在该4.5万年前个体的遗传物质中确实存在与尼安德特人(古人類)的基因交流,时间大概在距今5万年到6万年前。

付巧妹的研究总是伴随着强烈的自我怀疑。每当得到一个可能改变之前认识的结果时,她的第一反应经常都是“我是不是犯了什么错误”。付巧妹解释说:“我总是担心样本有污染或者分析的方法有错误。如果轻率地认定结果,错误的信息就会被别的研究人员所接收,影响研究结果,因此就会不停地自我找碴儿和论证,直到所有办法都试过,确信无疑,才能放松下来。”

完成角色转换

付巧妹结束了7年的国外生活,正式回到国内,开始全身心投入于中科院的古DNA实验室,并着手组建“中国制造”的古DNA研究团队。

“其实一直都有回来的想法。一是我的根在中国;二是我对中国和东亚发生过什么很感兴趣。”付巧妹说。回到国内后,付巧妹的角色从单纯的科研人转变为实验室主任,这又是一次全新的挑战。

付巧妹说:“做一个单纯的研究者,你可能只需要有个项目就可以开始工作,不用操心资源问题。而成为一个实验室的负责人,就必须考虑整体布局,比如课题组要往哪个方向发展,可持续空间有多大,团队如何设置,经费支撑从哪儿来,如何推动已经开展的项目等。”

在生活中,付巧妹一直很热爱运动,尤其喜欢诸如攀岩等需要规划路线、注重技术的项目。

“攀岩就是要克服这种挫败感,随着经验的积累和技术的提升,当能够跨越更难的节点、达到更高的高度时,一定会获得加倍的快乐。”付巧妹说。

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