Nobelprisen i fysiologi eller medisin 2022 (2023)

Engelsk
engelsk (pdf)
svensk
Svensk (pdf)

pressemelding

2022-10-03

Nobelforsamlingen ved Karolinska Institutet

har i dag besluttet å tildele

Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 2022

til

SvantePääbo

for hans oppdagelser angående genomene til utdødde homininer og menneskelig evolusjon

Menneskeheten har alltid vært fascinert av sin opprinnelse. Hvor kommer vi fra, og hvordan er vi i slekt med de som kom før oss? Hva gjør oss,En klok mann, forskjellig fra andre homininer?

Gjennom sin banebrytende forskning oppnådde SvantePääbo noe tilsynelatende umulig: sekvensering av genomet til neandertaleren, en utdødd slektning av dagens mennesker. Han gjorde også den oppsiktsvekkende oppdagelsen av en tidligere ukjent hominin, Denisova. Viktigere, Pääbo fant også at genoverføring hadde skjedd fra disse nå utdødde homininene tilEn klok mannetter migrasjonen ut av Afrika for rundt 70 000 år siden. Denne eldgamle strømmen av gener til dagens mennesker har fysiologisk relevans i dag, og påvirker for eksempel hvordan immunsystemet vårt reagerer på infeksjoner.

Pääbos hovedforskning ga opphav til en helt ny vitenskapelig disiplin;paleogenomikk. Ved å avsløre genetiske forskjeller som skiller alle levende mennesker fra utdødde homininer, gir hans oppdagelser grunnlaget for å utforske hva som gjør oss unikt til mennesker.

Hvor kommer vi fra?

Spørsmålet om vår opprinnelse og hva som gjør oss unike har engasjert menneskeheten siden antikken. Paleontologi og arkeologi er viktige for studier av menneskelig evolusjon. Forskning ga bevis for at det anatomisk moderne mennesket,Vis manndukket først opp i Afrika for omtrent 300 000 år siden, mens våre nærmeste kjente slektninger, neandertalere, utviklet seg utenfor Afrika og befolket Europa og Vest-Asia fra rundt 400 000 år til for 30 000 år siden, da de døde ut. For rundt 70 000 år siden ble grupper avEn klok mannmigrerte fra Afrika til Midtøsten og derfra spredte de seg til resten av verden.En klok mannog neandertalere eksisterte dermed sammen i store deler av Eurasia i titusenvis av år. Men hva vet vi om vårt forhold til de utdødde neandertalerne? Ledetråder kan være avledet fra genomisk informasjon. På slutten av 1990-tallet hadde nesten hele det menneskelige genomet blitt sekvensert. Dette var en betydelig prestasjon, som tillot påfølgende studier av det genetiske forholdet mellom forskjellige menneskelige populasjoner. Imidlertid vil studier av forholdet mellom nåværende mennesker og de utdødde neandertalerne kreve sekvensering av genomisk DNA gjenvunnet fra arkaiske prøver.

En tilsynelatende umulig oppgave

Tidlig i karrieren ble SvantePääbo fascinert av muligheten for å bruke moderne genetiske metoder for å studere neandertalernes DNA. Imidlertid innså han snart de ekstreme tekniske utfordringene, for med tiden blir DNA kjemisk modifisert og brytes ned til korte fragmenter. Etter tusenvis av år er det bare spor av DNA igjen, og det som gjenstår er massivt forurenset med DNA fra bakterier og samtidige mennesker (Figur 1). Som postdoktor hos Allan Wilson, en pioner innen evolusjonsbiologi, begynte Pääbo å utvikle metoder for å studere DNA fra neandertalere, et forsøk som varte i flere tiår.

I 1990 ble Pääbo rekruttert til Universitetet i München, hvor han, som nyutnevnt professor, fortsatte sitt arbeid med arkaisk DNA. Han bestemte seg for å analysere DNA fra neandertaler mitokondrier - organeller i celler som inneholder deres eget DNA. Det mitokondrielle genomet er lite og inneholder bare en brøkdel av den genetiske informasjonen i cellen, men det finnes i tusenvis av kopier, noe som øker sjansen for suksess. Med sine raffinerte metoder klarte Pääbo å sekvensere et område med mitokondrielt DNA fra et 40 000 år gammelt benstykke. Dermed hadde vi for første gang tilgang til en sekvens fra en utdødd slektning. Sammenligninger med samtidige mennesker og sjimpanser viste at neandertalere var genetisk forskjellige.

Sekvensering av neandertalergenomet

Siden analyser av det lille mitokondrielle genomet bare ga begrenset informasjon, tok Pääbonow på seg den enorme utfordringen med å sekvensere neandertaler-kjernegenomet. På dette tidspunktet ble han tilbudt sjansen til å etablere et Max Planck-institutt i Leipzig, Tyskland. Ved det nye instituttet forbedret Pääbo og teamet hans stadig metodene for å isolere og analysere DNA fra arkaiske beinrester. Forskerteamet utnyttet ny teknisk utvikling, som gjorde sekvensering av DNA svært effektiv. Pääbo engasjerte også flere kritiske samarbeidspartnere med ekspertise på populasjonsgenetikk og avanserte sekvensanalyser. Hans innsats var vellykket. Pääbo oppnådde det tilsynelatende umulige og kunne publisere den første neandertalergenomsekvensen i 2010. Sammenlignende analyser viste at den nyeste felles stamfaren til neandertalere ogEn klok mannlevde for rundt 800 000 år siden.

Pääbo og hans medarbeidere kunne nå undersøke forholdet mellom neandertalere og moderne mennesker fra forskjellige deler av verden. Sammenlignende analyser viste at DNA-sekvenser fra neandertalere var mer lik sekvenser fra samtidige mennesker med opprinnelse fra Europa eller Asia enn til samtidige mennesker som stammer fra Afrika. Dette betyr at neandertalere ogEn klok manninteravlet i løpet av deres årtusener med sameksistens. Hos moderne mennesker med europeisk eller asiatisk avstamning stammer omtrent 1-4 % av genomet fra neandertalerne (Figur 2).

En oppsiktsvekkende oppdagelse: Denisova

I 2008 ble et 40 000 år gammelt fragment fra et fingerbein oppdaget i Denisova-hulen i den sørlige delen av Sibir. Benet inneholdt eksepsjonelt godt bevart DNA, som Pääbos damp sekvenserte. Resultatene skapte en sensasjon: DNA-sekvensen var unik sammenlignet med alle kjente sekvenser fra neandertalere og dagens mennesker. Pääbohad oppdaget en tidligere ukjent hominin, som fikk navnet Denisova. Sammenligninger med sekvenser fra samtidige mennesker fra forskjellige deler av verden viste at genflyt også hadde skjedd mellom Denisova ogEn klok mann. Dette forholdet ble først sett i populasjoner i Melanesia og andre deler av Sørøst-Asia, der individer bærer opptil 6% Denisova DNA.

Pääbos oppdagelser har skapt ny forståelse av vår evolusjonshistorie. På den tiden daEn klok mannmigrerte ut av Afrika, bebodd minst to utdødde homininpopulasjoner Eurasia. Neandertalere bodde i det vestlige Eurasia, mens denisovaner befolket de østlige delene av kontinentet. Under utvidelsenavEn klok mannutenfor Afrika og deres migrasjon østover, møtte og blandet de seg ikke bare med neandertalere, men også med denisovaner (Figur 3).

Paleogenomikk og dens relevans

Gjennom sin banebrytende forskning etablerte SvantePääbo en helt ny vitenskapelig disiplin,paleogenomikk. Etter de første oppdagelsene har gruppen hans fullført analyser av flere tilleggsgenomsekvenser fra utdødde homininer. Pääbos oppdagelser har etablert en unik ressurs, som brukes mye av det vitenskapelige samfunnet for å bedre forstå menneskelig evolusjon og migrasjon. Nye kraftige metoder for sekvensanalyse indikerer at arkaiske homininer også kan ha blandet seg medEn klok manni Afrika. Imidlertid har ingen genomer fra utdødde homininer i Afrika ennå blitt sekvensert på grunn av akselerert nedbrytning av arkaisk DNA i tropiske klimaer.

Takket være SvantePääbos oppdagelser forstår vi nå at arkaiske gensekvenser fra våre utdødde slektninger påvirker fysiologien til dagens mennesker. Et slikt eksempel er Denisovan-versjonen av genet EPAS1, som gir en fordel for overlevelse i stor høyde og er vanlig blant dagens tibetanere. Andre eksempler er neandertalergener som påvirker vår immunrespons mot ulike typer infeksjoner.

Hva gjør oss unike mennesker?

En klok manner preget av sin unike kapasitet til å skape komplekse kulturer, avanserte innovasjoner og figurativ kunst, samt av evnen til å krysse åpent vann og spre seg til alle deler av planeten vår (Figur 4). Neandertalere levde også i grupper og hadde store hjerner (Figur 4). De brukte også verktøy, men disse utviklet seg svært lite i løpet av hundretusenvis av år. De genetiske forskjellene mellomEn klok mannog våre nærmeste utdødde slektninger var ukjente før de ble identifisert gjennom Pääbos hovedverk. Intens pågående forskning fokuserer på å analysere de funksjonelle implikasjonene av disse forskjellene med det endelige målet å forklare hva som gjør oss unikt mennesker.

Sentrale publikasjoner

Krings M, Stone A, Schmitz RW, Krainitzki H, Stoneking M,PääboS. Neandertal DNA-sekvenser og opprinnelsen til moderne mennesker.Celle. 1997:90:19-30.

Green RE, Krause J, Briggs AW, Maricic T, Stenzel U, Kircher M, Patterson N, Li H, Zhai W, Fritz MH, Hansen NF, Durand EY, Malaspinas AS, Jensen JD, Marques-Bonet T, Alkan C, Prüfer K, Meyer M, Burbano HA, Good JM, Schultz R, Aximu-Petri A, Butthof A, Höber B, Höffner B, Siegemund M, Weihmann A, Nusbaum C, Lander ES, Russ C, Novod N, Affourtit J, Egholm M, Verna C, Rudan P, Brajkovic D, Kucan Ž, Gušic I, Doronichev VB, Golovanova LV, Lalueza-Fox C, de la Rasilla M, Fortea J, Roses A, Schmitz RW, Johnson PLF, Eichler EE, Falush D, Birney E, Mullikin JC, Slatkin M, Nielsen R, Kelso J, Lachmann M, Reich D,Pääbo S. Et utkast til sekvens av neandertalgenomet.Vitenskap. 2010:328:710-722.

Krause J, Fu Q, Good JM, Viola B, ShunkovMV, DereviankoAP,PääboS. Det komplette mitokondrielle DNA-genomet til et ukjent hominin fra Sør-Sibir.Natur. 2010:464:894-897.

Reich D, Green RE, Kircher M, Krause J, Patterson N, Durand EY, Viola B, Briggs AW, Stenzel U, Johnson PL, Maricic T, Good JM, Marques-Bonet T, Alkan C, Fu Q, Mallick S, Li H, Meyer M, Eichler EE, Stoneking M, Richards M, Talamo S, Shunkov MV, Derevianko AP, Hublin JJ, Kelso J, Slatkin M,PääboS. Genetisk historie om en arkaisk hominingruppe fra Denisova-hulen i Sibir.Natur. 2010:468:1053-1060.

Meyer M, Kircher M, Gansauge MT, Li H, Cluster F, Mallick S, Schraiber JG, Jay F, Prüfer K, de Filippo C, Sudmant PH, Alkan C, Fu Q, Do R, Rohland N, Tandon A, Siebauer M, Green RE, Bryc K, Briggs AW, Stenzel U, Dabney J, Shendure J, Kitzman J, Hammer MF, Shunkov MV, Derevianko AP, Patterson N, Andrews AM, Eichler EE, Slatkin M, Reich D, Kelso J,Pääbo S.En genomsekvens med høy dekning fra et arkaisk Denisovan-individ.Vitenskap. 2012:338:222-226.

Prüfer K, Racimo F, Patterson N, Jay F, Sankararaman S, Sawyer S, Heinze A, Renaud G, Sudmant PH, de Filippo C, Li H, Mallick S, Dannemann M, Fu Q, Kircher M, Kuhlwilm M, Lachmann M, Meyer M, Ongyerth M, Siebauer M, Theunert C, Tandon A, Moorjani P, Pickrell J, Mullikin JC, Vohr SH, Green RE, Hellmann I, Johnson PL, Blanche H, Cann H, Kitzman JO, Shendure J, Eichler EE, Lein ES, Bakken TE, Golovanova LV, Doronichev VB, Shunkov MV, Derevianko AP, Viola B, Slatkin M, Reich D, Kelso J,Pääbo S. Den komplette genomsekvensen til en neandertaler fra Altai-fjellene.Natur. 2014:505:43-49.

>SvantePääboble født 1955 i Stockholm, Sverige. Han forsvarte sin doktorgradsavhandling i 1986 ved Uppsala universitet og var postdoktor ved University of Zürich, Sveits og senere ved University of California, Berkeley, USA. Han ble professor ved Universitetet i München, Tyskland i 1990. I 1999 grunnla han Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology i Leipzig, Tyskland hvor han fortsatt er aktiv. Han har også en stilling som adjunkt ved Okinawa Institute of Science and Technology, Japan.

Illustrasjoner: © Nobelkomiteen for fysiologi eller medisin. Illustratør: Mattias Karlén

Nobelforsamlingen, bestående av 50 professorer ved Karolinska Institutet, deler ut Nobelprisen i fysiologi eller medisin. Nobelkomiteen vurderer nominasjonene. Siden 1901 har Nobelprisen blitt delt ut til forskere som har gjort de viktigste funnene til fordel for menneskeheten.

Nobel Prize® er det registrerte varemerket for Nobel Foundation