写在前面

把科研形容为魔术，可能有些不地道，毕竟魔术表演轻巧洒脱，大变活人信手拈来，而一项科研成果往往需要经年累月的研究得来。

但对于普通人而言，古DNA的研究几乎就是一种“魔术”：

它能从数万年前的一小撮骨头粉末中，分析出人类的迁徙走向、人种的交汇演化，甚至发现欧洲人标志性的蓝眼睛直到距今1.4万年前后才出现，在此之前，欧洲人在冰河时期都是暗色皮肤、棕色眼睛。

“化成灰都能认出你”这句玩笑话，放在这里尤为应景。

在我们的祖先茹毛饮血，甚至不能称为“人”的漫长时期，古DNA的研究，仿佛有如一座灯塔，照亮我们人类走来的远路。

且听付巧妹娓娓道来。

作者介绍

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任，2019年度“科学探索奖”天文和地学领域获奖人。

获奖理由：肯定她在古DNA研究方面的成绩，支持她探索东亚不同时期人群遗传结构、迁徙路径和现代东亚人演化。

我们是谁？我们从哪里来？

我想，几乎没有什么问题能像人类的起源一样，让我们充满好奇，并为之探索不止。

而我所专注的古DNA研究，在探索人类起源与演化上具有独特的优势：

它让我们得以在分子层面，直接观测到古代个体的遗传成分和基因的混杂模式，让化石讲述他们所历经的故事。

它也可以比较古今人群在谱系关系上独特的、定量的信息，比如遗传差异或亲缘联系，揭示人类演化过程中的细节，将我们祖先的身世谜团层层剥开。

付巧妹在超净室进行古DNA实验

过去和当下

古DNA研究，自1984年科学家从已灭绝的斑驴样本中提取出DNA，及1985年Svante Pääbo从距今2400多年的埃及木乃伊中克隆出人类古DNA起，也只经历了30多年的历史。

随着古DNA提取、文库建立和测序技术的不断革新与发展，古DNA研究经历了从个别样品中获取线粒体DNA小片段，到大范围研究古代群体，到随着第二代测序技术和古核基因组技术的出现，进入了全基因组时代。

我国的古DNA研究起步比较晚，西方国家有如马克斯·普朗克进化人类学研究所、哈佛医学院等顶尖实验室，一直主导着古DNA关键技术的开发和革新。

我非常幸运，得以搭上古DNA研究信息大爆炸时代的列车，在德国马克斯•普朗克进化人类学研究所Svante Pääbo教授处系统学习古DNA实验技术和分析方法，不少发现也颠覆了我们对于人类之源的认知。

与此同时，我意识到学术界在东亚人群古DNA研究方面的滞后，以及东亚人群古基因组的极度匮乏，使得欧亚大陆人群历史的研究在时间和空间上出现严重断层。

由此，我想要把古DNA的实验技术和研究方法运用到我们东亚人群，尤其是中国人群的演化研究上来。

特别是当自己主导的研究一度被评价“帮助重写了欧洲最早的现代人类的历史”的时候，这种想法尤为强烈：身为一个中国人，我有责任用古人类遗骸的DNA去书写我们自己人群的历史，寻根亚洲人类的祖先。

冰河时代现代人印象图

我所在的中科院古脊椎动物与古人类研究所，拥有丰富的古人类遗存和化石资源。我有幸得到信任和支持，在2010年开始筹备古DNA实验室的搭建。

这并不是件容易的事情，古DNA研究是一个多学科交叉的综合性科学，需要掌握考古学、分子生物学、遗传学、计算机科学、生物信息学、数据分析等各方面的知识和技能。

要成功搭建古DNA实验室，就需要整合这些技能，从设备、平台、技术、人才、经费等各个层面一一落实。

现状与未来

近年来，古DNA研究主要聚焦在两大问题上：

●共存时间里，灭绝古人类和早期现代人如何互动？

● 现代人在不同时间、阶段，是如何一步步演化而来？

这两个问题，我对于欧亚大陆发掘的大量古人类、早期现代人化石的国际合作研究中，得到了一些有价值的发现。

2010

●我主要参与的国际团队根据一个小手指的少量骨粉，获得第一个通过遗传了解到的未知古人类——丹尼索瓦人，发现她主要对大洋洲及东亚人群有遗传影响。

2013

●我们实验室在对北京出土的距今约4万年的田园洞人化石进行研究的时候，主导共同开发了一种类似“钓鱼”的古核DNA捕获方法：用现代人DNA做了一个像吸铁石一样的引子，将其中仅占0.03%的人类DNA从大量来自土壤细菌的DNA中吸附、富集并“钓取”出来，使田园洞人成为第一个能够获得核DNA的早期现代人。

在此之前，要从年代久远的人类残骸或化石上提取DNA具有极大的难度，尤其对于来自如中国南方炎热潮湿地区的样本材料，其中的人类DNA被高度降解、污染严重，有效提取十分棘手。这一方法让大量此前无法进行古DNA研究的样本材料重回研究视野，使得大规模开展古人类全基因组研究成为可能。

2014

●我们从西伯利亚一块4.5万年前的早期现代人化石中获得高覆盖率的全基因组序列，第一次准确推算出现代人祖先与尼安德特人发生基因交流的时间在5-6万年前，还发现了现代人祖先“走出非洲”的路线并非只有单一的南线。

2015

●2015年，我们从罗马尼亚距今约4万年的现代人下颌骨中，获取到微量的古DNA信息，发现这个个体的曾曾曾祖父母中有一个是尼安德特人，原来早期现代人个体与已灭绝的尼安德特古人类如此密切的联系。

2016

●我们首次针对旧石器不同时间段与取样区域的样本集群展开动态分析，提取分析了51个末次冰期欧亚不同人群个体的基因组数据，意外发现：冰河时期的欧洲人，在很长一段时间内都是暗色皮肤和棕色眼睛！而蓝色眼睛是直到1.4万年前后才出现的，这完全颠覆了我们对欧洲人群形象特征的传统认知。

2017

●我的团队对中国北京发掘的4万年前的田园洞人个体展开大量的核DNA富集实验，获取中国地区乃至整个东亚最古老人类的基因组信息，发现这个个体已呈现东亚人遗传特征，且与比利时的一种西欧亚古人群存在遗传联系，显示出东亚早期人群的多样性及遗传历史的复杂性。

这就意味着我们需要对东亚地区更多不同年代、不同区域的人类样本材料进行古DNA的提取和分析，才可能阐明东亚史前时期的人群结构、迁徙和演化的历史面貌。

从认为现代人与已灭绝的古人类没有交集，到发现尼安德特人、丹尼索瓦人与现代人混血的直接证据，从认为人类呈树的枝系状演化成如今的各个族群，到发现人类形成的历史是一个个人群不断迁徙与融合的大循环……

每一次古DNA研究，都会刷新着人类演化的历史进程与细节知识。

中国拥有着众多史前人类的遗骸和遗迹，在湖北郧西黄龙洞、广西崇左智人洞、湖南道县、贵州省盘县大洞、福建奇和洞等地已发现大量重要的早期人类化石（距今12-1万年），且中国许多地区也发掘有大量新石器时代、青铜时代的人类遗存，这些都为我们开展相关古DNA研究提供了丰富的材料资源。

4万年前中国田园洞人骨架图

当前，我们实验室正在对所获取的大量中国南北方、青藏高原和天山山脉一带早期人群的古基因组数据展开分析研究，以期揭示中国人群的迁徙模式与遗传混合情况。

当初回国，就是希望坚持自己喜欢的事情，更希望自己的所学所得能为祖国的科研有所贡献，相信有很多学成后选择回国、放弃国外比较优越条件的青年科研人员和我是一样的想法，这是一种初心，也是一份责任。

相信未来，在所有古DNA研究者们的努力下，我们将慢慢厘清人类演化的历史脉络，绘制出一幅完整的人类演化谱图。

1998年，初中毕业后的付巧妹听从父亲的安排，选择成为一名师范生。

不出意外的话，毕业后她将成为一名小学教师。这在世纪之交的江西共青城，不失为一份体面的工作。

从师范毕业的那个暑假，对于17岁的付巧妹而言经历了太多起落：委托老师联系高中学校就读、毕业分配后放弃铁饭碗……

最终付巧妹迈过了这个多事之夏，她用两年时间完成三年高中学业，考取了西北大学文物保护技术专业，又在毕业前放弃保研机会，考研到中科院从事骨骼研究，之后前往德国马克斯•普朗克进化人类学研究所和哈佛医学院深造，最后回国继续科研，已是后话。

我们也许可以从她一次次强行“改命”的勇气和坚韧中，学到点什么。

01

Q：研究古DNA，对现实生活有帮助吗？

A：基础科学的研究很难在研究起步的时候就说清楚对于后世的作用，但我们也看到很多例子是有影响的。

比如我们东亚人相对欧洲人，更容易患上II型糖尿病。我们通过研究古DNA，发现尼安德特人对东亚人有更多影响，这里面就存在着较大的联系。

又比如去年有个团队研究鹿科动物，揭示了一些鹿角再生的分子基础，这是否会对我们人类研究再生和衰老有所帮助？这些遗传演化领域的研究，我们逐层深入去弄清楚，可能会为我们带来意想不到的结果。

02

Q：攀岩这项爱好和你的科研有关系吗？

A：我基本上是在哪能干什么就干什么，在德国有攀岩的环境，所以我才学攀岩。攀岩会使你无时不刻都在面对挑战和失败。所以要规划路线、注重技术和方法。如果你力量不够、训练不够、技巧不够，途中肯定会遇到难以跨越的节点。

正如科研探索的过程，总是繁琐曲折的，常会遇到某个重要实验反复失败、某个数据繁琐毫无头绪、某个问题总是找不到解决思路、某项研究遇到瓶颈而停滞不前等等情况。但你有不能轻易说累就放弃了，而是要面对这种挫败感，和内心较劲。不断去训练自己，尝试最后跨越它。

03

Q：对你影响最深的人是谁？

A：应该是我的父母。

我的经历还是相对曲折的，不管是在本科放弃保研，还有后面的出国等等。不管什么时候，他们都让我自己去选择，而且不会说别人谁谁谁选择了一条路更好、要是另一条路你就成功了这样的话。

正常状况下常人可能不会选我这样的路，因为如果没有成功可能是没有退路的，从常人眼光来说可能不会这么选。

但我的父母的态度是，只要你想好了，然后你承受得起这个后果，我们都支持你，从高中开始就是这样。

04

Q：很多人一辈子都没能找到志趣合一的工作，如果有一天不做科研，你可能会从事什么职业？

A：我自身也是一个摸索的过程，并不是说我非要做科研不可，而是找到自己。

比如我在大学花了很长时间去了解自己，会尝试很多东西，在这个过程中去了解自己到底想成为什么样的人。这个问题，现在我还在继续问着。

不管你选择什么，首先你确定这是你想走的，不要考虑别的因素，不要考虑所谓以后是不是找不到工作。其次，你要评估自己能否做好。并不是说非要顶尖不可，而是自己能不能借助努力和经历做到一定的程度？以及，最糟糕的后果会是什么？你能不能接受？在这两个原则下，你就不会给自己留下后悔的借口。哪怕最后失败了，我也觉得没什么可惜的。

05

Q：很多学生在本科、硕士阶段都有迷茫期，你会有什么建议吗？

A：每个人度过迷茫期的方式不一样，但肯定不是干坐着去想。

怎么认识自己？通过社团、活动、运动，你都可以去看到自己是什么样的人。这个过程并不是简单地意识到自己喜不喜欢什么东西，而是找机会把你喜欢的，和你擅长的，在无形中结合起来。因为就算喜欢，如果不擅长，一样会很难受。

比如我可能不太擅长跟人打交道，为什么会得出这个结论？不是因为我天天躲起来，而是我通过不断接触的过程中发现的。

06

Q：压力最大的阶段是什么时候？

A：应该是去德国的几年，德国的规则是先考核半年，看你适不适合去读。在那边读博士是一份工作，过了最初的考核后，你还会每年接受一次考核，如果研究所不续签了，你就不能再读下去了。

这是一件非常严肃的事情，而且我又是跨专业，没有任何相关的遗传背景。我当时不管是文献、方法还是课题，都需要尽可能去弄明白。最难的时候，我一个月瘦了20斤。

07

Q：你会经常用这个故事来鼓励学生吗？

A：不会，除非像你现在一样问到。平常我更多地还是想让他们明白，来做学问，第一要确认自己适不适合做科研，这需要一个过程来印证。而如果适合，你要面对一些你自己能力不足的地方，因为我感觉很多人都无法面对自己的缺点。只有面对，才能够去改进。

这个过程可能不会很舒服，因为科研不是玩，也不会开开心心，是要负很大责任的。你要有责任心去建立一些正确的科研态度和观念。

08

Q：你会怎么勉励他们？

A：我们古脊椎所有一句所训——“做老实人、探前沿事”，我认为这尤其是我们青年科研人员应该秉持的科研态度。

一是沉下心，踏实做科研。特别是在古DNA研究这种基础科学、不能快速出成果、不能产生直接经济效益的领域里，我会告诉他们要能够沉得住气，甘于坐冷板凳，不急功近利。经典的研究、突破性的成果总是由扎扎实实钻研、积淀而来的。

二是拓宽视野，不自我设限。科研探索是一个不断挑战旧知、迎接新知的过程。尤其对于自然科学研究，我们应该保持对国际前沿技术和研究趋势的敏锐，不局限在自己的学科领域，不被固有的知识、权威的观点局限住，积极面对科学过程中的不确定性，敢于创新和迎接挑战。

如果我们的研究成果和权威期刊结论不同，要去反复验证，敢于挑战权威，很可能你得到的就是突破性的成果。

09

Q：性别在科研方面会给你带来影响吗？

A：现在没有太大感觉了，但刚回国的时候会不舒服。很多人觉得女性科学家，好像性别让我占了便宜、得了便利似的。

这个问题我觉得分为两方面看，一方面你在科研领域的认可度，和你的性别是没有关系的。另一方面，既然是女性科学家，那我们就面对这样的身份。确实女性要想平衡科研与家庭是不容易的（当然可能男性也要管家教子），但从角色的角度，很大情况下女性的付出是不一样的，比如对孩子的教育和关照等等。

别人问你为什么没有影响工作？因为你牺牲了个人的时间。你要么在孩子休息后工作到凌晨一两点，要么尽量用好早上的工作时间。女性科学家确实有她不容易的地方，但从科研的角度来讲是与性别无关的。

实习生吴星莹对此文亦有贡献

关于“墨子沙龙”

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