【领跑者】付巧妹:破译远古DNA密码 给世界以惊奇

01.05.2017  11:08
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  央视网消息 :270米高的南盘江特大桥上,桥梁检修工人在坚守,在攀爬。科研路上,中国的科学家们也在各自的研究领域“攀登”,向着科研的高地进发。

付巧妹

  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不断引发惊叹和赞誉。她曾在《自然》杂志上发表了十三篇论文,重新书写了欧洲最早的现代人类的历史。

  现在,她正在打造一支全球领先、中国制造的古DNA研究团队,她的研究重心转向最早定居亚洲的智人,她希望能对亚洲先民的历史探索创造同样甚至更大的惊奇。

  2017年春,西安郊区一处正在施工的建筑工地,考古人员发现了一个先秦时期的墓葬群。付巧妹随后来到发掘现场,她的工作是破译这些来自数千年前的人骨之谜。也许这些人骨可以帮助呈现更多早期历史,以及远古人类的存在。

  穿好防护服、戴上两层手套、戴上面罩,包裹严实后,付巧妹走进实验操作间。她取出一个古人类的牙齿样本,取一些骨粉,这些骨粉是她做研究必不可少的原材料。

   中科院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任付巧妹 :要用锡纸把这个牙齿包得很严,避免被我现在的DNA污染了,而且这样也能防止它污染了我的手。

  付巧妹所研究的古DNA技术,就仿佛是面对远古人类的法医。这是一门看起来容易让人陷入困惑的学科,刚接触的人会常有盲人摸象的无助感。

   中科院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任付巧妹 :利用当时人群的古DNA来了解当时人群的一个遗传关系,从而了解当时人类发生过什么,也就是说,我们从哪里来,我们是谁。

  但她做的工作要比现代法医更复杂。除了要收集到合适的人骨样本,最难的便是对古DNA的信息破译。包括提取、排序、重建古DNA的片段、序列比对组装等等。与做现代人的DNA研究不同,她首先面临的难题就是如何去掉这些古老DNA中的污染。

  一块距今4万年前的早期现代人下颌骨在罗马尼亚洞穴被发现,2009年古人类学者开始对它进行研究。他们相信它与已经消失的古人类尼安德特人之间关系极为密切。但是,由于埋藏环境过于潮湿恶劣,无法有效提取DNA,很多欧洲的科学家们被迫放弃了对它的进一步研究。

   中科院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任付巧妹 :当时获得的数据非常糟糕,一个是量很少,二就是污染率达到了70%,另外一个,就是现在的这些人对当时的样品的污染,使得我们非常困难的就是说,能够获得有效的数据。

  参与这一国际合作研究的付巧妹没有放弃,通过反复尝试,她采用了一种类似钓鱼的方法,用现代人的DNA做了一个吸铁磁一样的引子,由于相似度高,这个引子会把人骨上所有属于人类的DNA吸附并提取出来。随后,通过对提取出来的人类DNA成分的分离,最终,在极为细微的古DNA信息中,付巧妹发现了这个样本的曾曾曾祖父母中,有一个是尼安德特人,尼安德特人被认为是十二万年前出现,早在3万年前灭绝的古人类,付巧妹的发现意味着现代人与尼安德特人发生基因交流的年代较前人的研究,缩短了近一万年,她的这一发现被《自然》杂志认为是相当惊人的。

   中科院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任付巧妹 :很多情况下它(古DNA分析)甚至比精准医学的数据量还要大,你要发挥你整个的研究能力还有你的科研的严谨性,还有你的数据挖掘能力,因为你相当于是探索一个未知的东西。

  善于在迷宫般的复杂历史中探索的付巧妹,不停地寻找着一个又一个出口,刷新未知的世界。她破译了最古老的现代人基因组,发现了欧洲人的蓝色眼睛出现的时间在大概4万年前;她开发捕获DNA技术,从中国4万年化石中获得世界首例早期现代人核DNA,相关学术论文在《自然》《科学》等国际期刊上发布二十几篇, 2016年,《自然》杂志将其评为中国十大科学之星之一。

珍妮特

   马普进化人类研究所生物信息中心主任珍妮特 :付巧妹是近些年来最有天赋的古DNA研究人员之一。她不仅仅在实验室中发挥自如,能够从很困难的古代标本中提取好的DNA序列,同时,也具备了很强的分析DNA序列的计算能力,从而能够不断有新的发现。她的这两个领域中的不同寻常的复合能力让她具备发掘新发现的独特技能。

  付巧妹现在正着力打造一支能够领跑世界的中国古DNA研究团队。她认为,古DNA研究领域,世界正在看中国,如何保持领跑优势,这应该是她的责任与担当,不能有半丝懈怠。

邓涛

   中科院古脊椎动物与古人类研究所副所长邓涛 :付巧妹带来了非常先进的理念,把我们国家以前比较空白的情况得到很大的改善。我们从跟跑的地位,很快跨过了并行阶段,现在正在向领跑者角度转变,现在也可以说我们是一个人类古DNA研究的一个中心吧。

   中科院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任付巧妹 :我觉得现在这个领域里有太多未知了,而这个未知就是我们做研究的动力。然后在一个一个剥开的过程中,把这些挑战都成为不是挑战,都能够去跨越它。