■文/徐 飛
“我們”為何是“我們”?這可以作為哲學問題,更可以作為科學問題,由古代基因組學領域的科學家給出合理的解釋。作為新興學科,古代基因組學主要利用考古或古生物樣本中獲取的遺傳信息,研究其遺傳背景和種群歷史。
北京大學生命科學學院研究員遇赫正致力于研究人和動物的古代基因組學細分領域,通過探究東亞地區(qū)人群遺傳背景的歷史變遷以及與歐亞大陸不同地區(qū)人群之間的遺傳交流;家養(yǎng)動物的起源、擴散和這些與人類存在密切聯(lián)系的動物所反映的人類群體歷史,向我們說明這個復雜而深奧的問題。
開展古代基因組學研究工作,不僅需要滿腔熱情和持之以恒的精神,還需要極高的個人素質和能力。為了實現(xiàn)自己的人生價值,做好研究工作,遇赫一直在進行學術素養(yǎng)準備,并有針對性地提升工作能力。
本科階段在北京大學生命科學學院攻讀生物科學學士時,遇赫就同時在北京大學歷史學系統(tǒng)學習歷史學知識,最終成功獲得雙學位。無疑,這些歷史學方面的知識積累和思考準備,對其后續(xù)開展古代基因組學有極大幫助。
2018年,遇赫從北京大學生命科學學院順利畢業(yè),榮獲動物學博士學位,其研究方向為中國家貓和野貓的種群基因組學,其畢業(yè)論文為《中國家貓與野貓演化歷史及種群結構的基因組學研究》。2018–2021年間,遇赫先后于德國馬克思·普朗克人類歷史科學研究所、馬克思·普朗克進化人類學研究所任博士后研究員,從事古代基因組學研究,主要研究方向為歐亞大陸地區(qū)狩獵-采集人群的遺傳背景動態(tài)變化,及與人類共生的歐洲大鼠的群體遺傳學研究。
生物信息學是開展古代基因組學研究必不可少的應用工具,而遇赫刻苦鉆研并通曉Python 和R 語言編程,精通高通量測序數(shù)據分析,可以順利開展種群基因組學和系統(tǒng)發(fā)生學分析。
古代與現(xiàn)代DNA 的提取,PCR 擴增及測序是遇赫熟練掌握的實用性實驗技術之一。開展古代基因組學研究,還離不開在野外進行實地操作。遇赫不僅膽大,而且愿意充分發(fā)揮自己作為女性特有的心細特點,多次成功進行非損傷性采樣,為其后續(xù)研究開展奠定了良好的基礎。
遇赫的研究成果廣受學術界人士關注,其研究成果發(fā)表在國際知名期刊,如Cell、Science Advances 等上。也因為研究產出的碩果累累,她屢屢受到褒獎。2021年,由北京大學校友捐贈的億方高級人才基金將 “2021年度億方學者”榮譽稱號授予生命科學學院中被選出的5 名優(yōu)秀科學家,遇赫位列其中。
基于現(xiàn)有的群體遺傳學、基因組學發(fā)展以及古代DNA 技術,遇赫選擇研究人類以及與人類生活密切相關的家養(yǎng)或伴生動物的遺傳歷史,從而更好地理解人類群體歷史和社會發(fā)展。
遇赫讀博期間就將基因組學應用到中國家貓和野貓的種群歷史上,首次系統(tǒng)分析了中國家貓和野貓的遺傳背景,證明了中國家貓起源于近東地區(qū),其與荒漠貓的基因交流反映了上世紀青藏高原人口的迅速擴張。這加深了人類對家貓的馴化和傳播歷史的理解,為進一步探究中國人馴養(yǎng)家貓的歷史指明了方向,也為她邁向古DNA 領域探索奠定了基礎。
之后,遇赫開展了一系列歐亞大陸不同地區(qū)狩獵-采集人群的古代基因組學研究。首先針對西伯利亞南部貝加爾湖狩獵-采集人群的研究,貝加爾湖位于西伯利亞南部,人類在這一地區(qū)生活的歷史可追溯自舊石器晚期。遇赫與合作者共同獲取并分析了19 個這一地區(qū)舊石器晚期至青銅時期早期的古代人類的基因組,詳細闡釋了這一地區(qū)人群的遺傳歷史。研究發(fā)現(xiàn),在距今約1.4 萬年前的舊石器晚期個體中檢測到早期美洲原住民特有的遺傳成分,顯示了舊石器晚期西伯利亞人群與美洲原住民人群之間存在密切聯(lián)系,且美洲原住民群體可能最早形成于西伯利亞而非一般認為的白令海峽一帶。這也證明了針對舊石器西伯利亞人群的研究,對理解美洲原住民人群形成的時間、地點以及遷徙歷史至關重要,為未來關于美洲人群歷史的研究提供了重要的方向。青銅時期早期的西伯利亞人群與跨歐亞大陸不同地區(qū)的人群間都存在密切交流。這一交流不僅體現(xiàn)在人類遺傳信息上,還反映在人類攜帶的病原體鼠疫桿菌,以及穩(wěn)定同位素信號中。研究在遺傳信息顯示來自東北亞的個體中檢測到與已知同時期北歐鼠疫桿菌菌株這一發(fā)現(xiàn),不僅顯示青銅時期人群及其攜帶的病原體都具有較高的流動性,還證明了這一病原體的感染可以不依賴于個體的基因交流。
另外,她還與合作者共同研究了意大利西西里島Grotta dell’Uzzo 遺址細石器至青銅時期人群的遺傳背景變化,發(fā)現(xiàn)當?shù)厝巳涸卺鳙C向農業(yè)轉型時期存在混合的生產方式,增進了對地中海地區(qū)農業(yè)發(fā)展模式的理解。
這些研究不僅增進了科學界對早期現(xiàn)代人類遺傳背景和交流歷史的理解,為許多重要的考古學和遺傳學問題提供了重要依據,還探索利用多學科交叉的研究手段,結合人類DNA、病原體DNA 和穩(wěn)定同位素等多方面信息來解答遺傳、考古以及人類學問題的研究模式,為未來的相關研究提供了很有價值的參考。
遇赫首次對黑鼠這一重要伴生動物進行了系統(tǒng)的古DNA 研究。通過與Dovetail 公司合作,遇赫及團隊獲得了一個從頭組裝到染色體水平的高質量黑鼠參考基因組,隨后使用這一參考基因組,分析了公元1世紀至今,來自歐洲和北非的黑鼠個體的基因組信息,發(fā)現(xiàn)6—10世紀歐洲大陸上的黑鼠種群經歷了明顯的種群替換,與過去動物考古研究中發(fā)現(xiàn)這一時期黑鼠在考古遺跡中消失這一現(xiàn)象吻合,可能與西羅馬帝國的崩潰、開始于6世紀的君士坦丁大瘟疫,或氣候轉冷等因素有關。
這項研究作為世界首次對黑鼠這一重要伴生動物的古代DNA 研究,不僅增進了人類對其群體歷史的理解,更為通過研究伴生動物的遺傳歷史,理解人類社會的變化和歷史事件提供了很好的范例。
近十年來古代基因組學研究的飛速發(fā)展,為人類回答了一系列關于人類起源、人群流動、語言和文明的形成以及人類如何適應環(huán)境等長期受到關注的重大科學問題。但目前的古代DNA 研究絕大多數(shù)開展于歐洲和其鄰近地區(qū),對于包括中國在內的歐亞大陸東部地區(qū)關注不足。以人類為例,迄今為止發(fā)表的超過6000 個人類古代基因組中,僅有約400 個來自于中國,在時間和空間尺度上覆蓋都十分有限,關于不同遺傳成分的形成過程以及他們如何交流、擴散并影響現(xiàn)代中國以至于歐亞大陸不同地區(qū)的人群,還有很多問題亟待解決。
一般認為,家養(yǎng)動物的馴化是人類文明發(fā)展史中極為關鍵的一步,帶來了人類生產和生活方式的重大轉變,使得人類能夠更充分地利用動物資源,促進了生產和技術的發(fā)展,因而一直是考古學、人類學研究中的熱點問題。同時,由于家養(yǎng)動物的生活和遷徙高度依賴于人類活動,它們的遺傳背景可以很好地反映人群的遷徙或者人類技術交流的情況。因此,對家養(yǎng)動物的古代DNA 研究對理解人類自身文明的發(fā)展和人群之間的交流十分重要。
動物的古代DNA 研究在過去幾年中同樣發(fā)展很快,然而大多局限于對動物本身遺傳歷史的解讀,缺乏對其所反映的人類遷徙以及社會發(fā)展史的探索。遇赫在過去的研究中發(fā)現(xiàn),與人類密切相關的家養(yǎng)動物和伴生動物,其遺傳史同樣與人類活動密不可分。結合人類、動物、病原體以及同位素等多維度的信息,可以更加系統(tǒng)全面地回答有關人類群體流動和社會發(fā)展的問題。中國作為世界最主要的農業(yè)和家養(yǎng)動物起源中心之一,為開展此類研究探索提供了極為理想的條件。
基于過去在古代人類和動物基因組學雙方面的研究基礎,以及開展多學科交叉研究的經驗,在未來開展的科學研究中,遇赫計劃以中國為重心,開展針對古代人類以及家養(yǎng)動物的基因組學研究,探索將動物與人類古DNA 研究相結合的創(chuàng)新性的研究模式,以理解現(xiàn)代人類遺傳多樣性的形成以及文明的發(fā)展。
具體而言,她希望在過去對于古代狩獵-采集人群的研究基礎上,深入探究歐亞大陸東部地區(qū)的早期人類遺傳歷史,理解早期人群遺傳差異的形成和交流,重構中國古代人群流動圖景。同時,從中國農業(yè)文明中關鍵的家養(yǎng)動物入手,探究其遺傳歷史所反映的中國古代人群流動,以及馴化行為與社會文明發(fā)展的關系。
中國在地理上連接中亞、東北亞和東南亞地區(qū),是人類遷徙擴散的必經之路,擁有悠久的人類文明史和多樣的民族構成,值得國人為之驕傲和自豪,也值得國人沉下心來仔細研究探索。而以遇赫為代表的新一代科學界人士正兢兢業(yè)業(yè),為此任勞任怨,不斷拼搏奮斗。
眾所周知,哲學中最為經典的人生三問是“我是誰?”“我從哪里來?”“我要到哪里去?”千百年來,為回答這個問題,東西方無數(shù)先賢哲人見仁見智,給出了精彩紛呈的回答,讓人嘆為觀止。
隨著基因學,尤其是古代基因組學的發(fā)展,為人們回答哲學層面的人生三問提供了新的視角。人類進步永無止境,而對這一哲學經典問題也在始終進行新思考,產生新的回答方式和回答內容,而以遇赫為代表的中國科學界“新星”們正在從科學的角度,進行思考和回復。
或許針對這個經典哲學人生三問,來自我們這個時代和我們這群人的精彩回答可以先從回答“我們”為何是“我們”開始。