請給我一些錢、機器,跟尼安德塔人骨頭。──讀《尋找失落的基因組》  原本在 OKAPI

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尼安德塔人已經消失數萬年,但是我們如今可以研究這類滅絕生物的DNA。由遺骸取得遺傳物質進行研究的「古代遺傳學」,是近幾年眾多科學領域中發展最迅速,成果最豐富的。此一領域的開創者帕波(Svante Pääbo,1955-),將自己30多年的研究生涯寫成《尋找失落的基因組:尼安德塔人與人類演化史的重建》一書,由優秀科學家寫下的第一手紀錄,非常值得一讀。

《尼安德塔人:尋找失落的基因組》-科學界30年第一手內幕揭秘

請給我一些錢、機器,跟尼安德塔人骨頭-《尋找失落的基因組》+《每個人的短歷史》 

 

很多人小時候都有夢想,長大後能實現的又有幾人?

 

帕波由於古埃及而與歷史結緣。他從小就對古埃及感到興趣,大學暑假在博物館幫忙,然而,步調緩慢的古埃及學,無法滿足好奇心旺盛的聰明年輕人,帕波因此選擇就讀免疫學博士,接觸到當時最先進的分子生物學。

 

不過無法忘情舊愛的帕波,竟然企圖結合兩個領域:古埃及和分子生物學。於是瑞典博士生前往鐵幕東德,一番交涉後取得木乃伊樣本,沒有告訴指導教授下自己偷偷做實驗,意外成功後寫成論文發表。

 

這當中每一步都相當困難,要有過人的意志力、行動力才能夠逐一克服。研究木乃伊的經歷也預示了帕波未來的發展,他日後非比尋常的政治交涉、尋找資源、溝通技巧、研發新的實驗技術、不怕失敗的好奇心,以及對未知的前瞻眼光,在學術生涯的一開始就展現出雛形。

 

博士畢業後,帕波面臨困難的抉擇。他的本行研究發表在以嚴謹著稱的《細胞》(Cell),是生物學界品質最佳的期刊之一,可謂免疫領域的高潛力新秀。帕波卻毅然放棄看似安全的免疫學,投入前途未卜的真正興趣,後來也大放異彩。事後看來,免疫學家不缺帕波一位,但是他如果沒有轉行,古代遺傳學的面貌將和今天很不一樣。

木乃伊的DNA (上):用遺傳學破解神秘古埃及 曾經輝煌的古埃及文明

木乃伊的 DNA (下):古今埃及人的不變與變

不用觀落陰,DNA帶你重回人類大歷史現場 ——古代DNA追追追(上)

丹尼索瓦人(上):尼安德塔人的神秘近親

 

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via wiki

 

尖端科學研究是怎麼進行的?

 

帕波的文筆平鋪直敘,有時稍不注意就會漏掉有趣的線索。很值得琢磨的是:他相當勇於轉換跑道。試圖由木乃伊取得DNA,耗費數年卻不斷失敗以後(要等到2017年才成功),帕波果斷地將研究對象改為尼安德塔人;用舊有的「桑格法定序」DNA效率低落之下,他隨即嘗試當時仍然昂貴且充滿不確定性的「次世代定序」技術。這些關鍵選擇,是他率領的團隊能夠成功的重要基礎。

 

向公眾發下豪語以後,帕波心想:

「現在我已經公開承諾要定出尼安德塔人的基因組序列,這可要冒很大的風險。如果成功了,當然會是我的科學生涯到目前為止最大的成就。萬一失敗了,也等於公開遭受極大的羞辱,我的職業生涯幾乎可能因此完蛋。而且我知道,這件事情沒有我演說時聽起來那麼容易。要成功,我們需要三件事:454生命科學公司的定序機器、許多錢,以及保存良好的尼安德塔人骨頭。現在我手邊一個都沒有,不過幸好沒有人知道。」

 

許多人以為科學家的工作很單純,只需要面對學術問題,實在是天大的誤會。科學研究,尤其是開創性的大型研究計畫,牽涉的人員、資源相當複雜,領導者若是只懂科學,必定將慘烈的失敗。取得尼安德塔人基因組是個跨領域的漫長過程,帕波如何取得龐大資源,與封閉的克羅埃西亞學界交涉以獲得樣本,延攬、組織、利用不同領域的人才,種種繁複而細膩的考量是本書後半的主軸,是非常非常值得品味的部分。

丹尼索瓦人小指不像尼安德塔人,比較像是智人

短篇克羅埃西亞尼安德塔人,生活在比4萬年前更早

 

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從文迪亞洞窟取的骨頭,編號33.16,用此定序尼安德塔人的基因組。這是被敲破的骨頭片段,推測可能是為了取出其中富營養的骨髓。(圖 /《尋找失落的基因組》內頁

 

最近多元成家在台灣引起熱議,也來看看帕波有意思的家族史。帕波是由身為愛沙尼亞移民的化學家母親卡琳.帕波(Karin Pääbo),在瑞典和蘇恩.卡爾.伯格斯特龍(Sune Karl Bergström)生下的私生子;這位生父是知名生化學家,後來得到諾貝爾生理學與醫學獎,但是父子間完全不熟。

 

帕波本人是同志,年輕時喜歡男生,不過也和女生交往過。帕波後來又與舊識琳達.魏吉蘭特(Linda Vigilant)戀愛,儘管此時她已經是帕波同事的夫人,三位優秀的科學家最終仍和平解決了性、愛、婚姻與科學的問題。帕波的狀況,或許是同一個人的性向會改變──性向流動性(sexual fluidity)的具體實例。

 

從1986年發表木乃伊論文,1996年首度取得DNA片段,到 2010年尼安德塔人與丹尼索瓦人的基因組問世,帕波在《尋找失落的基因組》中回顧了他驚奇的研究生涯。這本書最初在2014年出版時,古代DNA研究還不太普及,由遺骸中取得DNA拼湊而成的古代基因組,發表數目未滿二十個。五年過去累積下來,古代基因組數量早已超過一千,迅速邁向兩千,大幅增進我們對人類遺傳史的認識。

 

時光飛逝。帕波在2005年大膽選擇當時最先進的次世代定序技術「454」,定序尼安德塔人的DNA,其實也不是發生在很久以前的事;但是現在研究基因體學的學生,搞不好454連聽都沒聽過。就在這篇文章動筆的前幾天,一篇獲得兩個12萬年前尼安德塔人基因組的論文發表,幾家大科學媒體卻毫無動靜──如今尼安德塔人基因組,已經不是一定會被優先報導的新聞了。

12萬年前歐洲的尼安德塔人,遺傳延續到最後

 

拉塞福哥哥講DNA故事

 

《尋找失落的基因組》結束於2014年,在此之後,古代遺傳學的突破更加迅速,越來越多聰明的腦袋投身其中;取自世界各地,不同年代的人類(大部分是我們的智人同類)、馴化動物與植物的 DNA,讓我們能用另一個角度看待歷史。

 

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英國遺傳學家亞當・拉塞福。(圖片來源 / 作者官網

 

可是累積越來越多,極為大量的遺傳學資訊對我們有什麼意義?這就是《每個人的短歷史:人類基因的故事》著重的主題。作者亞當・拉塞福(Adam Rutherford)是遺傳學博士,平時在英國主持節目,也寫科普文章;他的演化與遺傳學造詣極高,也是向大眾解釋科學的行家。

 

作者設定這本書的主旨是「基因能夠告訴我們的事物是有限的」。

 

拉塞福是科普行家,全書蘊藏的資訊量充沛又新穎,讀來卻不會令人煩躁,原文有許多故作幽默之處,翻譯也盡其所能的解釋。本書提到的研究我大部分讀過原本的論文,我可以保證,作者將那些資料整理得相當得當,而且真的懂自己在寫什麼。近年來突飛猛進的人類遺傳學,讀完這本書,將能很快掌握到大概的面貌。

 

《每個人的短歷史》全書充滿英國風味的亮點,藉由歐洲王室、理查三世、開膛手傑克、基因溯源等等主題,自然而然連結到基因檢測該怎麼解讀、證據的效力等議題,希望讓讀者瞭解基因能告訴我們什麼,又不能說明什麼。我認為討論凱爾特和不列顛族群的部分,特別值得稱道。

 

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遺傳學能解釋的,與不能解釋的

 

在台灣,或許聽過「凱爾特」的人不少,不過絕大部分對這個名詞缺乏更深入的了解,這也是最近出版《凱爾特.最初的歐洲:被羅馬與基督教覆蓋的文化水脈》這本書的主題。

歐洲新石器時代巨石文化,是父系社會?

短篇 巨石陣建造者,吃的豬肉來自全境各地

不列顛中石器,新石器時代,深膚色的失落英國人

四到五千年前,歐洲的 Bell Beaker 陶器人

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現代人對古代不列顛群島的凱爾特人有許多想像,各地的「凱爾特人」共享一些文化元素,但是以DNA角度觀之,他們的遺傳組成並非鐵板一塊,還有些血緣上與某些凱爾特族群更接近的人,並不是凱爾特人。可見凱爾特人在血緣上並非單一起源,反而是透過文化交流而形成的群體(更新的研究指出情況其實更複雜,不過篇幅有限就不多提)。

 

除了凱爾特以外,不列顛還有過許多不同的文化與移民潮,如羅馬、盎格魯薩克森、諾曼、維京。《每個人的短歷史》結合遺傳與歷史、地理、文化各方面的證據,詳細介紹不列顛各地的遺傳歷史,有些地區詳細到郡的層級。充分展現出遺傳學的威力。

 

不確定有意或是無心,《每個人的短歷史》有多處宣揚「世界一家」的理念。作者花了不少篇幅解釋,由於遺傳交流,如今全世界的人類其實都共享部分 DNA,而且只能回溯到相當近期的三千多年前,以此論證全人類是關係密切的一個整體。另外提及種族時也很明顯,拉塞福從自己小時候由於印度血統被歧視出發,幾乎是火力全開,提出豐富的遺傳學證據反駁「種族」的概念。

 

拉塞福學識豐富,寫出來的東西當然都很有道理,讀過絕對能讓人增長知識。可惜他也與許多遺傳學家一般,不清楚(或刻意忽略)種族其實是社會學概念,用遺傳學證明種族不存在,卻忽略社會學討論,其實是畫錯重點。這點事實上也反映出遺傳學的局限性,不過擺在一本品質如此優良的科普作品中,可謂微不足道的小瑕疵。

 

渴望認識科學研究的讀者,閱讀這兩本書都不會失望。《尋找失落的基因組》作者是親手開創一個全新熱門領域的大師,他的視角如同總建築師站在完工的金字塔頂上,帶領訪客由內部欣賞他一手打造的偉大建築物。《每個人的短歷史》則像是一本精緻易讀的旅遊手帳,除了景點豐富外,行家記錄的觀點讓遊客能輕易看出門道,內化為自己的新知。

 

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