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此篇報導為與工商時報合作，並刊載於〈科學家新視野專欄－為何研究人類的古基因組演化可以獲頒2022諾貝爾生醫獎？〉。

文／長庚大學生物醫學系助理教授 葛明軒

今年諾貝爾生醫獎頒給德國萊比錫馬克思普朗克進化人類學研究所的所長，斯萬特．帕博（Svante Pääbo）。我在帕博任職的研究所攻讀博士時， 得知1997年研究所成立時有一個不成文的慶祝儀式，所有通過博士班口試的學生，都要被丟進研究建築中央的小池塘中。今年帕博獲得諾貝爾生醫學獎後返回工作崗位的第一天，他走進研究所，在同事與學生祝賀聲中由研究所的負責人，將這位新科的諾貝爾獎得主扔進了池塘。其實帕博在得到諾貝爾獎之前，已獲得萊布尼茨獎和格魯伯遺傳學獎等多個頂尖榮譽，但他總謙虛地認為自己研究的古基因組學領域並未與當代醫療有直接相關，沒資格獲得諾貝爾獎。

帕博獲獎是因為研究大約30萬年前首次出現在非洲的現代人，和更早遷出非洲的古人類族群之間的關係，他的發現使我們更能理解人類如何進化、以及我們的祖先智人在人類進化史中扮演的角色。此研究是使用基因組定序的方法，有趣的是，目前還沒有科學家因現代人類基因組定序而獲獎，反而是研究古人類基因組而獲獎，凸顯了這一成就的重要性，值得我們關注。

過往研究人類的進化，需仰賴考古學以及化石紀錄，但由於缺乏古代人類基因交流的證據，因此找不到現代人的祖先與古人類遺傳不同的關鍵原因。理論上可以從古遺骸中的 DNA訊息推斷這些缺失的證據，但因為DNA會隨著時間而降解成碎片並且產生化學變化，遺骸也需在特殊溫度、土壤酸度和環境條件下才能正確保存，使得基因定序難以進行，技術也難以突破。帕博團隊經過多年研究，開發出一種可靠且有效的實驗方式，可以從古代遺骸中萃取DNA並且定序基因，重建古生物的基因組。

但挑戰不只這樣，研究人員還需要分辨基因定序的結果，是不是骨骸附近的微生物或是研究人員處理化石時，不小心造成的DNA污染。這些重建古生物基因組的過程，如同利用不完整、有缺失與損壞的訊息，拼揍出一個複雜謎題的原貌。這個現今活躍的研究領域包含精密的實驗技術與複雜的數據分析，近年發表了幾項重要的研究成果，包含對100萬年前的猛瑪象、從不同的古遺骸甚至是溶解於土壤中的遺傳物質，或是牙齒上的微生物萃取DNA與基因定序，這些成果都是演化史上的縮影，有助於我們了解人類進化的歷史。

2010年帕博團隊發表了尼安德塔人的第一個完整的全基因組序列，轟動一時，達成了過去認為不可能的任務。隨著團隊技術成熟，目前尼安德塔人的基因組品質已可以與現代人類基因組相媲美，研究尼安德塔人的基因組有助於填補人類進化時間軸的空白。帕博的研究結果顯示，現代人的祖先7萬年前從非洲擴散時，遇到了在非洲外歐亞大陸各地獨立分化的兩個古人類族群，尼安德塔人和丹尼索瓦人，產生他們的後代。這兩個族群大約於3萬年前滅絕，具體原因仍有多種理論，但廣泛接受的論點是現代人的祖先在族群擴張至一定規模後同化了這兩個族群，並且擴散到全球。

因此古代人的遺傳變異保存在現代人中，有些現代歐洲人與亞洲人有1%至4%的基因序列與古代尼安德塔人相似，而東南亞和大洋洲有些族群中高達6%的基因序列與丹尼索瓦人相似。科學家追溯這些古基因的功能，有助於我們深入了解古代與現代人如何透過特定的基因存活於不同的自然環境，並且找出與現代疾病有關的特定基因功能，以助於未來醫學的發展。例如為什麼有些人更適合於高海拔地區生活？或是為什麼有些人對於特定疾病更有抵抗力。近期研究發現，若祖先可追溯至丹尼索瓦人，這個人可能具有能夠抵抗缺氧的EPAS1基因，可能是因為適合居住在低氧的環境，例如住在喜馬拉雅山上的西藏人帶有這個基因。