中国人的远古基因,在疫情中保护着我们?诺奖得主给出答案

红小岩谈古论今 2022-10-09 10:06:21

今年的诺贝尔医学奖被授予一位瑞典科学家斯万特·帕博,以表彰他解码尼安德特人的DNA。

诺贝尔奖组织表示,这位67岁的瑞典人克服了处理脆弱的古老DNA样本的极端技术挑战,成功地获取了尼安德特人的基因组序列。

尼安德特人,是一种20万年前活跃在欧洲地区的古人类,他们从12万年前开始统治着整个欧洲、亚洲西部以及非洲北部,但令人惊讶的是,大约在3.5万年前,尼安德特人的生活范围却开始快速缩小,最终在约3万年前完全消失。

尼安德特人作为一个人种已经灭绝了数万年,但是,他们实际上又无处不在,在智人与尼安德特人共同存在的短暂时间里,他们发生了通婚,因此尼安德特人的基因永远地留存在了智人中,DNA研究分析表明,我们现代人类有1%~4%的尼安德特人基因成分。

斯万特·帕博还曾发表论文提出,已灭绝的古人类尼安德特人的基因还与现代人类的免疫系统面对病毒感染的反应有关。之前的研究表明,新冠发展为重症的主要遗传风险因素是在3号染色体上的基因簇。

这项发表在Nature的研究则证实了这种重症风险是由从尼安德特人那里遗传的大约50 kb长度的基因组片段所引起的,这一遗传风险在南亚和欧洲人群中最高,而在东亚和非洲则几乎没有。

进一步分析表明,尼安德特人的这一新冠重症核心风险基因片段在南亚人群中的出现频率为30%,在欧洲为8%,美洲平均为4%,在东亚和非洲则几乎没有。

这意味着,感染新冠后,中国人发展为重症的可能性很低,实际情况也确实如此。

疫情自前2019年12月底爆发,疫情扩散全球各地,至今年3月中旬,根据世界卫生组织的统计,全球确诊人数已经超过1亿2400万人,而死亡人数也逼近280万人。面对这一年多来,一波又一波严峻的病毒侵袭,我们看到在第一线防疫治疗的医护人员,以精准的专业素养和同舟共济的服务精神,守住这前所未有的致命疫情,真是令人感佩、感动,也感激。

前线有战争,后方也没有丝毫懈怠。各国的生医研究机构以及先进的制药公司,无不卯足全力,在跨国合作的基础上,夜以继日为疫苗的研发而努力。果然,2020年新年才过,中、德、美、英等国的制药团队先后宣布疫苗研制有成,而且部分抢先购买到疫苗的国家,很快地传来民众施打疫苗后,染疫人数显著下降的好消息。近代生医生药研发的能量,实在不可忽视。

在生命和生活的巨变之下,以往的实,转眼成空,而习以为常的空,却又无中生有,产生许多特殊的现象。认真又有心的博学之士,当然要从各自的专业去诠释分析这些变化,以期提出新的观点,去发现人世间生命和生活的动态规律。

尼安德特人有加剧致病的基因,和降低重症的基因

最近顶尖学术期刊出现了好些篇新颖又奇特的研究报告,其实验结果不但令人惊艳,而且意义深远。

例如最新的诺贝尔医学奖得主斯万特·帕博和齐柏克(Hugo Zeberg),检视了3199位新冠确诊的住院病人的基因,再和相似背景但未染疫的人对比,发现位于第三对染色体中有一组基因群聚,是具有高风险的基因。

有意思的是,这组基因是尼安德特人混血并遗留在现代人的基因。这个研究刊登在去年11月的《自然》杂志上,引起科学家的注意。

以研究古代DNA闻名,在2010年完成尼安德特人基因组定序的帕博,和齐柏克再接再厉从重症照护死亡率遗传学资料库中,检视重症患者和对照组共2244人,发现第12对染色体有一组单倍型的基因,在感染RNA病毒时会启动蛋白质分解,避免更严重的伤害。

更巧的是,这也恰好同样是尼安德特人遗留在大多数现代人的基因。

也就是说尼安德特人有加剧致病的基因(在第三对染色体)和降低重症的基因(在第12对染色体)。这篇文章登在2021的《美国国家科学院学报》,这又是一篇引人注目的研究报告。

尼安德特人的失败,主要是他们没有足够的聪明才智?

我把两篇文章分享给科学同好,希望引发更多讨论,因为尼安德特人的研究总能引发科学家的兴趣。

信才发出去,马上就收到一位研究基因的朋友的回函,还附上一篇2月《科学》杂志的论文。他说:“尼安德特人的失败,不只是疾病。主要是他们没有足够的聪明才智,去解决环境变迁所带来的灾难,他们的基因和我们远古祖先的基因就是差一大截!何以见得?好好读这篇论文,胜读十年书!”

我打开附件,瞄了一眼。我知道,也读过这篇论文。《纽约时报》的科学版特别介绍过这个由美国加州大学圣地亚哥分校细胞与分子医学系教授莫特瑞(Alysson R. Muotri)所做的实验,不但研究方法细致,结果更是令人咋舌称奇。

首先,这个研究团队比对了尼安德特人(包括丹尼索瓦人)和现代人在基因组成上的差异,确定在61个基因上,现代人和尼安德特人是有差别的。接下来,他们利用基因编辑工具CRISPR,改变从现代人皮肤细胞所完成的干细胞里的一个基因NOVA1。

由以往的研究,已知NOVA1是负责指挥和监控其他基因在脑发展早期的活动。只要修改现代人这个DNA的碱基,就可以把它改变为尼安德特人的基因性质。

下一个步骤更妙,就是在培养皿里培养出保留现代人干细胞,和改良为尼安德特人性质的两种迷你人脑(mini brains,如上图培养皿中的微小颗粒)。

最后,也是最精彩的比对结果,具有尼安德特人性质的迷你脑,其发展出的类器官较快成熟,产生不平且复杂的表面,而且电流活动速度太快,使得神经细胞突触与突触之间的连接不能同步,影响关键蛋白质的互动。

这些结果的含义很清楚:神经细胞的连接互动有缺陷,当然会造成尼安德特人学习的功能不彰,以致大灾难来了,没有能力解决生命攸关的危机,在演化的长河中,只有被淹没而消失在现今的地球上。

四万年前的大灾难,使尼安德特人无法应对而逐渐灭绝

那么在四万年前地球上到底发生什么样的大灾难,使尼安德特人无法应对,没能发展出解决困难问题的较高智力,而导致逐渐灭绝的命运?

物理学家从1960年代法国中南部克莱蒙费朗地区的熔岩流的记录中,发现地磁漂移事件,曾经发生在4万1000年前的末期冰河时代。

2月的《科学》杂志上,另有一篇由澳洲和新西兰的气候变迁与地球科学家所做的研究报告。他们以更精细的仪器,分析新西兰北部湿地里生长超过4万2000年的“贝壳杉”的年轮。从碳14的浓度证实,拉尚事件发生的时期,地磁漂移加上太阳活动减低,造成极冷气温,使地球上万物不生。

饥寒交迫,地球上的生物逐渐灭绝,唯有人类的祖先有足够智力寻找洞穴避寒、创造工具捕捉其他动物为食,艰辛地度过灾难而残存下来。重要的是,解决问题的能力一再提升,脑神经的功能也随着工具的进步分工更细,阶层性的组合方式使功能的互动更有弹性。人类应对困境,避灾难求生机的能力也越来越强了。结果就是人类得以存活,而尼安德特人不得不走上灭绝之路。

一个基因的改变,造成生死的分歧,这个结论会不会太过跳跃了?加州大学圣地亚哥分校的研究群不以为意地说:“还有60个基因的差异待检查,让我们一个一个来,才能有完整的图像和真相。”

30年前IQ100的人,现今换算出来的成绩可能只有IQ70~80

其实,学习能力差一毫,与人类智慧进展就成千万里之距,是必然的结果。认知心理学上所谓的“弗林效应”,指的就是智慧是随着社会环境的复杂层次,和科技能量的提升而不断扩增。

提出这个效应而闻名于世的新西兰教授弗林(James R. Flynn),他在1980年代分析了几十年来在工商社会里生活的人们的智力测验成绩,发现以往心理学界所称的“智力成长有局限的普遍性原则”是一项迷思。

因为智力测验题目每隔10年就会全部更换,以适应当代社会文明的复杂度,也因此现在IQ100的普遍智力者,比之30年前的常模分数,换算起来是接近IQ130~140的天才智商;而30年前IQ100的人,比对现今的常模,换算出来的成绩可能只有IQ70~80,接近智力不足的分数。

所以人类智慧最佳的表达方式,我认为就是“人类智慧(NI)x人工智慧(AI)x知识(K)x经验(E)”=扩增智慧。面对这次来势汹汹的疫情,生医科技界由初始的束手无策,到疫苗研发成功,见证上述公式的威力。

从这个观点,尼安德特人缺乏扩增智慧的生理条件,以应付一波又一波的灾难,灭绝就是演化的规律。

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评论列表
  • 2022-10-09 19:06

    好几种大病都和尼人的这段基因有关,整体来说弊大于利