付巧妹：讓古人類化石開口“說話”

欣悅

身為“80后”科學家，付巧妹利用古DNA捕獲技術(shù)，翔實地繪制出冰河時代歐洲人群的遺傳圖譜，首次揭示了該時期歐亞地區(qū)完整的人群動態(tài)變化情況，讓歐洲的有關(guān)專家為之震動。2016年，她被英國《自然》雜志評為中國十大科學之星之一，同年獲得中科院青年科學家獎。近日，她又入選2020年世界經(jīng)濟論壇全球青年領(lǐng)袖。

“最年輕”的科學家講一個最古老的研究課題

2020年9月13日，習近平總書記主持召開科學家座談會，“80后”科學家付巧妹在會上與總書記進行對話，引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。以下是付巧妹與總書記對話的部分內(nèi)容。

付巧妹說：“我的工作是圍繞人類古基因組學，從事演化遺傳的研究，也就是通過古DNA探究‘我們是誰，我們從哪里來?！?/p>

習近平總書記親切地問道：“從哪里來，你們搞明白了嗎？”

“在努力搞明白！”付巧妹向總書記匯報了這些年常被問到的一個問題：“經(jīng)常有人問，‘你的研究有什么用。我曾在很難維持實驗室的時候，也想過要不要去做熱門研究。希望國家進一步引導不以‘有沒有用評價和發(fā)展基礎(chǔ)研究……”

總書記聽了以后深有感觸：“對冷門怎么看？按一般概念，一些冷門的東西沒有用。這種認識可能把一個領(lǐng)域的事業(yè)耽擱了。做科研事業(yè)的評估，要有長遠的眼光、世界的眼光、科學的眼光?！?/p>

——摘自《人民日報》2020年9月13日一版頭條

兩次“放棄”只因有夢想，確定研究方向義無反顧到國外讀博士

筆者：能講一下您從小的生長環(huán)境嗎？

付巧妹（以下簡稱付）：我出生在江西農(nóng)村，小時候和很多鄉(xiāng)下孩子一樣貪玩，是鄉(xiāng)親們眼中的野丫頭。正是少年的天性釋放，讓我潛移默化中喜歡上了生物。上小學時，因為作業(yè)不規(guī)范，我經(jīng)常被老師批評。上初中后，我的性格收斂了很多，學習成績在班里名列前茅。那時，成績好的學生可以讀師范，師范畢業(yè)就可以當老師拿工資。再加上我父親是教師，于是，我報考了師范。

筆者：您放棄當教師備戰(zhàn)高考，阻力大嗎？

付：讀師范后，很多人的上進給了我觸動。師范生當時不學英語，但我身邊好學的同學就躲在衛(wèi)生間里學英語，說是為高考做準備。我們班主任就通過自學考取了心理學博士學位。受他們的鼓舞，在師范畢業(yè)前的兩個月，我決定放棄當教師，向父母提出參加高考讀大學的想法。母親對我的想法表示支持，父親雖有顧慮，但沒有阻止。我也做好了考不上回家種地的最壞打算。

筆者：您讀兩年高中就考上了大學，為何又放棄了保研的機會？

付：師范畢業(yè)前兩個月，離高一下學期結(jié)束時間很短了，我便直接從高一下學期開始學習。后來，我考取了西北大學文物保護技術(shù)專業(yè)。學習過程中，我發(fā)現(xiàn)這并非是一門純粹的考古專業(yè)，以化學為主，數(shù)學、物理、計算機等課程都在修讀范圍內(nèi)。大學畢業(yè)前夕，學校給了我保研機會，但我對生物研究情有獨鐘。于是，我放棄了保研，加入考研大軍，考取了中國科學院的碩士研究生，從事骨骼研究，通過骨骼的化學元素了解早期人類的食譜。

筆者：您到德國攻讀博士學位的主要目的是什么？

付：我在中科院研究的是早期人類的飲食，但我對人類的演化進程非常感興趣。人類的起源與歸宿，既藏著族群生命本質(zhì)的奧秘，也隱含著個體的自我意識與選擇。追蹤古人類的演化歷史，最有效的方式是獲取他們的古DNA。科學家獲得古DNA，一般需要從幾千年到幾萬年前甚至幾十萬年前的骨骼化石中提取。在古DNA研究方面，德國馬克斯·普朗克進化人類學研究所是無數(shù)DNA研究者心中的學術(shù)圣地。斯文特·帕玻教授是古DNA研究領(lǐng)域的泰斗，他在學生時代就偷偷克隆了千年木乃伊的古DNA。我幸運地申請到了在帕玻教授門下攻讀博士學位的資格。

為了考核過關(guān)，苦學一年瘦了10公斤，用不厭其煩的求證精神贏得導師贊賞

筆者：在大師手下深造壓力很大吧？

付：和國內(nèi)不同，我攻讀德國馬克斯研究所的博士更像是工作，前半年是試用期，每年都有考核。自從進入研究所，我每天都在苦學，生怕考核不過關(guān)被趕回國。與讀高中第一年一樣，我到德國一年內(nèi)體重降了10公斤。我在國內(nèi)學習了文物保護學和體質(zhì)人類學，但從未接觸過古DNA或基因組方面的研究。剛到研究所參加討論會時，團隊成員討論尼安德特人基因組序列草圖，我像聽天書一樣。為了盡快趕上，我瘋狂地閱讀文獻，實在消化不了就主動求教。怕頻繁求教打擾別人，我就把一個星期的問題攢起來，集中請教，一問就是幾十個問題。到研究所的第四個月，因為我學習能力強，而且能自主互動，被所里批準正式攻讀博士。

筆者：您參與開發(fā)出古DNA捕獲技術(shù)，對于研究古人類進化史起到了關(guān)鍵作用。那么什么是古DNA捕獲技術(shù)？

付：所謂古DNA捕獲技術(shù)，就是將現(xiàn)代人的DNA做成一個吸鐵石般的引子，突破古人類DNA被環(huán)境嚴重污染、利用率不高的困境，將僅占0.03%的人類DNA從含有大量土壤細菌DNA的雜質(zhì)中吸附、富集并“釣取”出來，使得大規(guī)模開展古人類全基因組研究成為可能。借助古DNA捕獲技術(shù)，我第一次準確推算出現(xiàn)代人與尼安德特人發(fā)生基因交流的時間，成功為一個4萬年前的“現(xiàn)代人”尋親。依靠從該現(xiàn)代人下頷骨中獲取的微量古DNA信息，我判定這個現(xiàn)代人的曾曾曾祖輩之一就是已滅絕的尼安德特古人類。緊接著，我從一塊4.5萬年前的早期現(xiàn)代人化石中獲得基因組序列，發(fā)現(xiàn)人類遷徙時走出非洲的路線并非只有單一南線，而是存在著“北線蹊徑”等多種路線的可能。隨后，我繪制出翔實的冰河時代歐洲人群的遺傳圖譜，被業(yè)內(nèi)人士評價為“重寫了歐洲最早的現(xiàn)代人類歷史”，在歐洲古人類DNA研究領(lǐng)域引起震動。

筆者：您的推斷都是建立在試驗之上，有很多試驗讓您難忘吧？

付：每次試驗，讓我最珍惜的是做試驗的材料。要知道，化石形成是件很困難的事。據(jù)統(tǒng)計，大概每10億根骨頭，才能有1根變成化石，這些化石對推測史前故事彌足珍貴。數(shù)萬年前人的一小撮骨粉，可能就藏著人類遷徙、人群演化與人類文明的歷史秘密。2010年，我參與的國際團隊就根據(jù)古人類的一根小手指的少量骨粉，發(fā)現(xiàn)了未知古人類丹尼索瓦人對大洋洲以及東亞人群的一些遺傳影響。因為用來試驗的材料寶貴，失敗后再來一次是不能承受的后果，因此，每次做試驗的過程都堪稱經(jīng)典。有一次我做完試驗，已經(jīng)凌晨2點了?；氐郊姨傻酱采希夷X子里習慣性地閃回實驗進程，復盤到關(guān)鍵處，有一個細節(jié)好像有問題。我一個激靈從床上坐起來：剛才是怎么做的？對結(jié)果有沒有影響？有什么影響？直到確認準確無誤，我才安心入睡。

筆者：導師帕玻稱您是他最出色的學生之一，您是如何贏得他的認可的？

付：導師欣賞我在研究方面的主動性，以及迎難而上的挑戰(zhàn)精神。2012年，研究所拿到一塊4.5萬年前的人類腿骨化石，尚未確定如何研究時，我就提出了對這塊化石的研究方向，做估算、列計劃，給出解決方案。導師對我的方案比較認可，指定我擔任此項目的負責人。在此之前，幾乎沒有學生在重大項目上挑大梁。在研究所，平時在某些節(jié)點有難度的試驗，也只有我能做成。2015年，我在英國《自然》雜志發(fā)表了題為《一名擁有近代尼安德特人祖先的羅馬尼亞早期現(xiàn)代人》的研究文章。此文更新了以往學界認為的尼安德特人在5萬年前和現(xiàn)代人有基因交流的觀點，將發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代人與尼安德特人基因交流的時間往回拉了近1萬年。當時，帕玻教授也質(zhì)疑是不是搞錯了。為此，我增加數(shù)據(jù)量，調(diào)整實驗方式，幾個月的驗證后，我給出的回答是：“絕對沒問題！”帕玻教授對我不厭其煩的求證精神很是贊賞。

回國效力組建高水平團隊，用認真的工作態(tài)度為年輕人做表率

筆者：您在德國的研究已取得豐碩成果，為什么又回到國內(nèi)呢？

付：我對中國和東亞發(fā)生過什么很好奇，再說我也想把所學知識回報祖國。回國后，我組建了自己的團隊，把研究轉(zhuǎn)向最早定居亞洲的智人，我也想研究近至數(shù)千年前的亞洲歷史。我國大量古人類骨骼沒有做過DNA研究，我希望能對亞洲先民的歷史進程重新書寫。中國擁有眾多史前人類的遺骸和遺跡，且中國許多地區(qū)也發(fā)掘有大量新石器時代、青銅器時代的人類遺存，這些都為我們開展相關(guān)古DNA研究提供了豐富的材料資源。在古DNA研究領(lǐng)域，世界正在看中國。如何保持領(lǐng)跑優(yōu)勢，是我和團隊的責任與擔當。下一步，我和團隊將對亞洲人類族譜進行研究，或許我們將再次改寫人類的歷史。

筆者：研究古DNA，對現(xiàn)代人有哪些幫助？

付：很多人問過我類似的問題，可能大家都認為這樣的研究不能直接帶來經(jīng)濟效益。其實，基礎(chǔ)科學研究很難在研究起步階段就說清楚對于后世的作用，但我們看到很多例子是有影響的。比如，我們東亞人相對歐洲人更容易患上Ⅱ型糖尿病。我們通過研究古DNA，發(fā)現(xiàn)尼安德特人對東亞人有更多影響，這里面就存在著較大的聯(lián)系。再比如，去年有個團隊研究鹿科動物，提取了一些鹿角再生的分子，這是否會對我們?nèi)祟愌芯吭偕退ダ嫌兴鶐椭?？這些遺傳演化領(lǐng)域的疑問，有待我們逐層深入去研究，可能會給我們帶來意想不到的收獲。

筆者：平時您是如何激勵團隊年輕人的？

付：我們古脊椎研究所有一句所訓：做老實人，探前沿事。我認為這是青年科研人員應(yīng)該秉持的科研態(tài)度。年輕人做科研，尤其是在古DNA這種不能快速出成果、不能直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益的科研領(lǐng)域，我會告訴他們要沉得住氣，甘于坐冷板凳，不急功近利。經(jīng)典的研究、突破性的成果，總是由扎扎實實鉆研、積淀而來的。此外，我要求年輕同事在科研領(lǐng)域要拓寬視野，不自我設(shè)限?？蒲刑剿魇且粋€不斷挑戰(zhàn)舊知、迎接新知的過程，尤其對于自然科學研究，要敢于創(chuàng)新和迎接挑戰(zhàn)。

〔編輯：劉波〕