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尼安德塔人:尋找失落的基因組



傳統的「非洲起源」理論否認人類在離開非洲後,有和其他智人混血的可能性。作者師承這理論的建構者威爾森(Allan Wilson,兩人認識時帕波仍是研究生,過程非常有趣),所以原先也相當擁護這個理論。


但只要隨時保持心靈開放、態度理智還有論證嚴謹,科學證據是不會說謊的,但當然,在完成偉大發現之前,往往必須走過漫長路途。雖然作者很早便把尼安德塔人視作目標,但在一開始那看起來是座有點遙不可及的高峰。


隨著分子生物學領域成形,除了現存的生物外,古代物種留下的化石上頭是否仍留有DNA呢?答案若是肯定的,那將使生物演化相關研究獲得革命性進展,只能對著化石外形比來比去的時代將成過去,有了DNA後可分析的資訊量將大為提升、而且結果的準確性將是以往所不能比擬的。


當然,有的話啦……早期礙於技術限制,箤取DNA的過程相當複雜,看著書中從細菌轉殖、聚合酶連鎖反應(PCR)再到後來更新的儀器定序加超級電腦輔助,進過過程有如看著福特T型車一路慢慢變型成F1(當然說不定再過十年就會發現,F1的時代才剛要開始什麼的,現在在跑的只是普通國產車而已 XD)。


不用說作者也從早期為了以現在眼光來看少得可憐的成果做到要死要活(然後還做不出個結果囧),到身為研究所系主任、能率領最好的團隊朝美好目標邁進,幾個月內就能衝完十億條DNA定序……科技果然是日新月異啊 ~(淚)


 

萃取古代DNA的技術,隨著木乃伊、袋狼、磨齒獸和洞熊等等等的箤取實驗逐漸成熟,計劃內容也越來越完善。連帶最終成功獲得尼安德塔人的「粒腺體DNA」只是個開始,如何定序出全部的「細胞核DNA」才是真正的聖杯所在。這些過程的科學細節、技術難處作者都在書中認真的說明解釋,作為文科生老實說不怎麼好讀。


而且應該是因為涉及到比較深的學理,所以很多時候作者對實驗內容與技術重點,都只描述了現象和大概原理,並沒有深入的說明(有可能也看不懂啦),所以對非科班生來說真的就是看熱鬧而已,連帶這熱鬧就已經不算好懂了。不過即使如此光是閱讀這些已經讓我學到很多新概念,再說偶爾燒燒腦接觸一下完全不熟悉的領域也很重要。


在大量的實驗當中,最困擾作者的莫過於現代DNA汙染問題,也就是說箤取出來的古代DNA可能根本不見得是目標物所有,千辛萬苦得到的尼安德塔人的DNA可能根本是昨天來送蛋糕(?)的路人甲所有,氣餒事小,得出的實驗結果變成笑話才是最大的噩夢。


書中為了排除汙染,作者簡直成了偏執狂,從徹底清洗房間、管制實驗用具及儀器,到特別規劃所謂的「乾淨房間」並進行徹底進出管制。除此之外還有在目標DNA上接上特殊標記等手法,可以說無所不用其極。


但也正因為如此害怕那些珍貴的尼安德塔人骨頭樣本會被現代人類DNA汙染,所以當作者到倫敦自然史博物館,然後親眼看見館員隨意的舔了一下骨頭後……當場的心情只有晴天霹靂之萬劍穿心足以形容吧 ~(我們這麼拼命防堵汙染,你就這樣隨便直接舔,O&%#@&


此外本書也說明了古DNA保存可能性的專業看法,由於DNA會受到微生物、水與酵素作用,以及背景輻射的破壞,所以幾萬年內的化石還可能留有DNA(像長毛象那樣冷凍起來的不用說,一般而言骨頭內部比較容易殘留,特別是被煮過啃乾淨的骨頭),但幾十萬年甚至百萬上億年的化石?對不起,實在不太可能。


很多號稱從恐龍之類遠古化石得到的DNA,其實都是現代DNA汗染的結果,根本經不起檢驗。就算是有陣子非常流行的琥珀化石(侏羅紀公園真是聰明又緊跟科學潮流的代表性作品),雖然有些專家不願意否定可能性,但作者還是認為不可能。


以古DNA來說,幾萬年就是極限了,再多輻射是很恐怖的(但因為很浪漫,所以大家還是喜歡這種想像,如同總是有人願意相信千年種子還長得出植物一樣,感興趣的話可以找科學發現幕後的黑色喜劇來讀XD)。


當然成功箤取到DNA只是開始,真的要做有系統有效果的分析,要談尼安德塔人在遺傳學上究竟是怎樣的存在、其和人類間的差別在那裡、以及因此而生的「人類為什麼是人類」等問題,就得有完整的基因定序才行。然而要想達到目標,便不是有DNA就好,而得有很多很多的DNA


於是首先得先取得足夠的尼安德塔人化石,但因為拿來做粹取DNA實驗的話,化石本體是會掰掰的,而那畢竟是很珍貴的物品,所以光是要取得足夠而且有效的數量(並不是所有化石都殘留了DNA,就算有殘留,可數量足夠的又更少了),就是一樁甚至牽扯上諸多政治因素的麻煩交涉。


加上幾萬年前的DNA要能保留下來,往往是運氣問題。不過當然還是有些原則,比如能被用來定序的尼安德塔人DNA,大多來自被烹煮敲開啃食過的骨頭化石,這等於在第一時間去除易腐的軟組織與其他變因,避免了許多大自然的破壞機制。


至於這是人類獵食尼安德塔人,還是尼安德塔人獵食尼安德塔人,又或者其實是尼安德塔人的傳統葬禮儀式(甚至以上都同時存在?)現在已經不太可能確定了。能確定的只有我們今天之所以能定序出尼安德塔人的完整基因圖譜,並確定非洲以外的現代人也是他們的子孫,拜的是那些年有些尼安德塔人被吃了……世事真是弔詭呀。


更別提取得足夠化石後如何改良實驗技術、從萃取液中取得足夠的DNA又是個難題。更別提在那之後必須建構出強大的模型與程式來幫忙演算、分析並拼出尼安德塔人的基因藍圖,這中間的技術困難與複雜程度都令人印象深刻(還動了超過兩百五十台超級電腦來算,只能說科學力就是國力,而國力就是錢力啊,整本書看完我印象最深刻的就是德國人在科學研究上的凱度了,淚)。


不過其中有個讓我笑得很開心的點,大概作者也很得意吧?就是為了避免DNA在箤取過程中大量流失的問題(畢竟不像現代人DNA多到爆怎麼浪費都行,尼安德塔人的骨頭可是珍寶呀),研究團隊努力想改善流程卻不得章法。


這時作者提出了他年輕時代(爆)常用但現在已經超退流行的放射線技術,一開始被狂反駁,直到必須死馬當活馬醫的用了,才發現………喔喔喔,真的有用欸!連帶之前那些一般實驗室都丟掉、可作者寧惹學怨(?)也堅持要保存起來、曾經完全是不知道冰那要幹嘛的「次要部分」也敗部復活,裡面滿滿的DNA只要加熱就可以用了喔喔喔……該怎麼說呢,這正是倉鼠性格的勝利啊!!!


而除了實驗細節與理論分析外,本書還有個很吸引人的地方,就是作者很詳實的描述了科學學術圈的現場第一手資訊。不同科學家、實驗室與技術公司間的合縱連橫、學術界間你來我往的氛圍(人脈超重要的)、論文投稿期刊時的背後算計等等,皆讓未曾接觸過那一切的讀者也約略體會了那股氛圍與心機。


接下來隨著尼安德塔人的基因圖譜逐漸完成,分析工作也得以開始,但一分析下去不得了,那就是非洲以外的現代人類和尼安德塔人之間的SNP(單核苷酸多樣性),硬是比非洲人和尼安德塔人的SNP相同數字大一點。


雖說只是一點,卻是統計學上無法忽略的差異。所以,是的,沒錯,和以往被認定為正統很久的遠離非洲理論不同,竟然是非洲以外全部中獎,非洲以外的人類都有尼安德塔人的基因,那怕地理上遠及大洋洲與南美洲的當地原住民也一樣。


該怎麼說呢,完全是讓傳統理論大地震的爆炸性發現,作者身為忠貞的遠離非洲理論擁護者,對這個結論簡直難以想像(甚至不太敢接受),但隨著一再嚴謹驗證,以及至少三種獨立分析都做出相同結論後……看樣子終究得認了,和學界以往的認知相反,現代人類離開非洲後,不但有和其他智人混血,而且那些DNA一路留到現在,非洲以外的人類都是尼安德塔人的子孫。


更驚人的是,尼安德塔人並非人類唯一的混血對象,2009在俄羅斯西伯利亞南部的阿爾泰山區所挖掘出的一小塊骨頭,因其DNA保存狀態奇蹟級的好,得以中從建立起完整的基因譜系。


分析結果證明這是新發現的「人」,而且同時有和尼安德塔人與人類混血的跡象,其DNA也延續到現代人身上。於是結論出來了,現代人類幾萬年前極可能是到處和古代人種混血,所以我不是針對少數特例,我是說在座的各位都是雜種啊!(爆)


總之就是超有趣的,關於詳細的論證內容當然是請看書,然後因為做出了充滿驚爆性的成果,為了小心謹慎避免質疑或翻船,所以最後寫出來的論文被人說家根本就是一本書。


當然以上只是當時能做的初步分析,要等待往後人類對每條DNA實際的效用與影響有了更深的瞭解時,尼安德塔人基因這個「對照組」才能發揮出真正效果,解答出人類究竟是如何成為人類這個悠久疑問。


但那應該是很久以後的事了吧?起碼作者覺得自己有生之年是看不到了,但至少……尼安德塔人的基因定序是完成在他手上,這便是最大的安慰及成就,相關研究目前也持續火熱進行。


而且當初做得要死要活的定序過程,在新技術的改進下又有了更迅速的進展……科技果然是日新月異啊。再加上在細胞與老鼠身上植入人類基因等實驗(雖說看描述老覺得抖抖的囧),新發現與理論也不斷累積……科技真的是日新月異啊!!!


尼安德塔人:尋找失落的基因組(Neanderthal Man:In Search of Lost Genomes)是生動又紮實的精彩作品,帶領讀者一窺古分子生物學這三十年來的進展、第一手的科學研究過程及其背後的利害折衝,以及最重要的,也就是尼安德塔人和我們人類的關係。如果對此感興趣的話,便是不容錯過的作品喔!



 

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