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细胞里的古人类

2023-01-10赵言昌

科学大众·小诺贝尔 2022年12期
关键词:小璐尼安德特人

赵言昌

10月3日,诺贝尔奖委员会将2022年诺贝尔生理学或医学奖授予瑞典遗传学家斯万特·帕博,以表彰他在已灭绝的古人类基因组和人类进化研究方面的贡献。斯万特·帕博是如何从细胞中提取到古人类的基因组的呢?小璐对此一直念念不忘,有空就跑到图书馆查看相关图书。

这一日,她看着看着,不禁感到有些疲惫,便决定睡一会儿。再睁开眼时,她已经到了博物馆门外,一只戴着讲解器的恐龙徐徐向她招手……

追随兴趣

“您好,我是恐龙先生。

我很久以前见过帕博哟!”

“真的?!”

“那是……54年前,帕博13岁的时候,跟着妈妈去了一趟埃及,游览了金字塔。他像所有游客一样,对木乃伊和法老的宝藏感到惊奇……”

“后来呢?”

“很多人会忘记自己的梦想,可帕博先生却因为这段经历,找到了自己的兴趣。不过,他的兴趣比一般人多……”

“这个我知道,”小璐说,“他大学选了医学,后来又研究病毒。”

“没错,所以他一度很苦恼,等毕业了,到底干什么。直到有一天,他意识到自己的几个兴趣完全可以结合起来……”

恐龙先生停下脚步,小璐顺着他的目光看去。前面的展台上,站着两只大鸟。

“你说,这两只恐鸟,哪只是母亲,哪只是孩子?”

小璐仔细看了半天,一会儿觉得左边这只更大一些,一会儿又觉得右边那只的表情更慈爱。

“像这样的问题,只看外在,很难搞清楚。于是,帕博先生决定利用医学、生物学的知识,去研究它们。对了,你了解基因吗?”

小璐点点头:“基因,也称为遗传因子,是指携带有遗传信息的DNA序列,藏身于细胞核之内,一半来自父亲,一半来自母亲。”

“打个粗浅的比方:你和父母逛超市,父亲买了苹果,母亲买了冬枣,每个人都分你一半,你手里会有什么?”

“苹果和冬枣。”

“如果此时有个拎着桂圆的人走过来,说你手里的是桂圆,大家会相信吗?”恐龙先生打个响指,“警察叔叔正是利用这个原理,帮助被拐卖的小朋友寻找亲生父母。”

“哎呀,忘记带笔记本了,这些都该记下来!”

“哈哈……

接下来就是笔记本登场的时间了,也该换个导游了……”

历经失败

四周再次变换,看上去,小璐像是到了一个实验室里。

一只玩偶一样的小牛,从角落里走出来。

“哞哞——你好。”小牛一边说,一边从口袋里掏出一本笔记,“你看,这是帕博的实验记录。”

说是笔记本,其实更像是全息投影仪。小牛翻到一页,周围便出现了对应的景象:一个年轻人把一块肉放到烤箱里。

“咦,不是说要研究木乃伊吗,怎么更像在做饭?”

“哞哞——好问题。我问你:牛肉买回来,为什么要放到冰箱里?”

“怕牛肉变质呀!”

“对喽!生物体活着的时候,免疫系统像是一堵城墙,将各种有害物质挡在外面。一旦“城墙”塌陷,细胞以及细胞里的DNA就开始走下坡路了。”

“你的意思是说,木乃伊体内的DNA会像肉类那样变坏?”

“准确来说,当时的帕博不知道DNA能保存多久。他买了一块牛肝,用烤箱烤干水分,模拟木乃伊的生存环境。很多科学发现都是在实验动物的帮助下完成的,比如维生素的发现……”

“后来呢?”小璐忍不住打断小牛。

“后来啊,他检查牛肝,找到了DNA;接着,在朋友的帮助下,弄到了一小块木乃伊标本,用之前的办法进行研究,结果……”

“大功告成?”

小牛露出意味深长的微笑:“一无所获。每个科学家都经历过失败。创立诺贝尔奖的诺贝尔先生失去过实验室和家人;屠呦呦奶奶寻找青蒿素的时候,连着几百次都一无所获……”

力求严谨

“后来呢?”小璐想到自己经常为考试成绩而沮丧,感到有些不好意思。

随着笔记的翻动,实验室里的年轻人渐渐变成了中年人。他的生活也越来越忙碌,不是参加学术会议,就是指导学生。

“1985年,他在《自然》杂志上发表论文,介绍了木乃伊的DNA研究。不过,这只是一连串研究的开始。比如说,从哪里提取DNA。”

“DNA不是在细胞核里吗?”

“如果将细胞比作一个城市,细胞核相当于市政府。没有它,一切都会乱套;可只有它,又怎么能算城市呢?”小牛说着,在笔记本上画了两个圆,一大一小,又在两者之间画了些细线,“大圆是细胞,小圆是细胞核,这些细线就是线粒体。细胞核只有一个,里面的每个基因都只有两份;线粒体就多了,一个细胞里可能有上万个。随着时间的推移,后者更有可能留存下来。”

“原来是这样。”

“其实,古代标本里的线粒体DNA也不多,帕博不得不发明一套提取微量DNA的办法。过去,动物学家要检查野生动物的DNA,必须想办法抓一只,抽点血。后来,用了他的办法,只要找到野生动物的粪便,就能提取到DNA。”

“粪便里也有DNA?!”

“DNA无处不在。实验过程中,一不小心,手上的DNA就有可能跑到样本上去,进而干扰实验结果。”小牛说着,翻到笔记最后一页,“这就是为什么他们那番打扮。”

实验室里出现两个奇怪的人,他们戴着发套、面罩和手套,衣服也像是特制的。

成功测序

“哞哞——好了,该让你见见他们了。”

话音刚落,走出来两个人:一个老婆婆和一个小男孩。

“你们好呀!”小璐有礼貌地打招呼。

“你好。小牛说到哪里了?……哦,接下来该说尼安德特人了。”老婆婆说着,拍拍小男孩,“有一天,帕博接到一个电话,对方问他有多大把握能提取到尼安德特人的DNA。”

“尼安德特人生活在两万多年以前,他们的DNA恐怕所剩不多。不过,如果真这么说,会不会显得不够自信呢?”小璐说。

“帕博很诚实地说,大概有5%的成功机会。”

“惊喜的是,打电话的考古学家对此很是满意,因为他很看重诚信,于是让帕博取了一些尼安德特人的骨骼样本。1997年,帕博找到了尼安德特人的线粒体DNA,随后又用了十几年进行基因测序。2010年,帕博发表了首个尼安德特人基因组序列:尼安德特人和智人最近的共同祖先生活在大约80万年前,并分析了尼安德特人和来自世界不同地区的现代人之间的关系——尼安德特人的DNA序列与起源于欧洲或亚洲的当代人类的DNA序列更相似,而不是非洲。”

“至于我呢,”老婆婆顿了顿,接着说,“我是一个藏族人,生活在高山峻岭之中。大家一直很奇怪,我的族人是怎么适应这种特殊环境的……”

“这个我知道!”小璐说,“2008年,帕博的团队对西伯利亚南部一块距今4万年前的指骨碎片进行DNA测序,发现了一种以前不为人知的古人类,命名为丹尼索瓦人,可能是藏族人的先祖。正是因為遗传了他们的基因,藏族人才能适应高原气候。”

“因为帕博的发现,人们终于了解到,这些已经灭绝的‘亲属的古老基因序列,开启了对人类进化史的新认识。”

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