Nature：突破百萬(wàn)年極限，成功提取165萬(wàn)年前猛犸象DNA

zjshzq 2021-02-20

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撰文｜王聰

編輯｜nagashi

排版｜水成文

猛犸象，曾在非洲、亞洲、歐洲、北美廣泛分布，是地球上曾出現(xiàn)過的最大的哺乳動(dòng)物，也是冰河世紀(jì)最具代表性的物種，然而，隨著氣候變化，適應(yīng)寒冷氣候的猛犸象逐漸減少，大約5000年前，最后一批猛犸象滅絕，也標(biāo)志著冰河世紀(jì)的結(jié)束。

猛犸象無疑是一個(gè)迷人的物種，而且，它們滅絕的時(shí)間并不久遠(yuǎn)，因此，許多人希望能復(fù)活猛犸象，一睹風(fēng)采，隨著在西伯利亞凍土層發(fā)掘到保存較為完好的猛犸象遺體，復(fù)活猛犸象的夢(mèng)想似乎不再遙不可及。

實(shí)際上，也確實(shí)有人在為之努力，其中就包括哈佛大學(xué)遺傳學(xué)家喬治·丘奇（George Church）大神，他宣稱計(jì)劃復(fù)活猛犸象，并將其放歸北極地區(qū)生活。

要想復(fù)活猛犸象，第一步就是要獲得猛犸象的完整基因組。法國(guó)古DNA專家 Ludovic Orlando 于2013年在 Nature 發(fā)表論文，在一個(gè)56萬(wàn)-78萬(wàn)年歷史的馬腿骨中成功提取了DNA，這也是之前最古老的基因組數(shù)據(jù)。

當(dāng)一個(gè)生物體死亡后，其染色體就會(huì)破碎成片段，隨著時(shí)間的推移，DNA鏈逐漸縮短，以至于即使可以被提取，也無法解讀出有用的信息。科學(xué)家們一直懷疑，如果合適的保存條件，古DNA能夠保存超過一百萬(wàn)年。

實(shí)際上，科學(xué)家之前就從380萬(wàn)年前鴕鳥蛋化石和177萬(wàn)年前的犀牛牙齒中解析了蛋白質(zhì)序列，但是蛋白質(zhì)序列蘊(yùn)含的信息要比基因組序列信息少得多。因此，科學(xué)家們對(duì)突破百萬(wàn)年門口的古DNA序列耿耿于懷，以期望從中了解哺乳動(dòng)物早期歷史，以及人類先祖的信息。

2021年2月17日，瑞典斯德哥爾摩大學(xué)等單位的研究人員在 Nature 雜志發(fā)表了題為：Million-year-old DNA sheds light on the genomic history of mammoths 的研究論文。

研究團(tuán)隊(duì)從之前在西伯利亞永久凍土層中發(fā)現(xiàn)的三個(gè)猛犸象象牙中成功提取了DNA，分別為165萬(wàn)年、130萬(wàn)年、60萬(wàn)年。提取的基因組序列長(zhǎng)度在4900萬(wàn)堿基對(duì)至37億堿基對(duì)之間。

這是人類首次提取超過100萬(wàn)年的古DNA信息，大幅刷新之前的記錄。

由于DNA測(cè)序技術(shù)和生物信息分析技術(shù)的進(jìn)步，研究團(tuán)隊(duì)得已從之前發(fā)現(xiàn)的三個(gè)古老猛犸象化石中提取并分析DNA信息。

其中最古老的名為Krestovka樣本，來自165萬(wàn)年前，研究團(tuán)隊(duì)從中提取了4900萬(wàn)堿基對(duì)的基因組數(shù)據(jù)，名為Adycha的樣本，來自130萬(wàn)年前，從中提取了8.84億堿基對(duì)，名為Chukochya的樣本，來自60萬(wàn)年前，從中提取了37億堿基對(duì)。

從象牙化石形狀來看，這兩個(gè)更古老的猛犸象似乎屬于草原猛犸象，但進(jìn)一步基因組分析發(fā)現(xiàn)，真實(shí)情況要更為復(fù)雜，最古老的Krestovka樣本的猛犸象，應(yīng)該是一個(gè)全新的猛犸象物種，它已于其他北美猛犸象產(chǎn)生隔離。

進(jìn)一步分析表明，哥倫比亞猛犸象的祖先一半的血統(tǒng)可以追溯到這一最古老的Krestovka猛犸象，研究團(tuán)隊(duì)估計(jì)，大約在42萬(wàn)年前，這兩種猛犸象血統(tǒng)出現(xiàn)了混合。在當(dāng)時(shí)冰河世紀(jì)擴(kuò)張期間，白令海峽結(jié)冰，西伯利亞地區(qū)和北美地區(qū)連接在了一起，使得許多猛犸象有機(jī)會(huì)接觸并產(chǎn)生雜交。

猛犸象象牙

這項(xiàng)研究的意義在于，人類首次突破100萬(wàn)年門檻，獲得了百萬(wàn)年前的DNA信息，這一象征性的突破將鼓勵(lì)全世界其他研究團(tuán)隊(duì)的進(jìn)一步深入研究。

之前科學(xué)家曾在43萬(wàn)年前的洞穴中提取了尼安德特人的古DNA，這也是目前發(fā)現(xiàn)的最古老的人類親戚的DNA。永久凍土層中保存在許多古老物種的信息，這一時(shí)間極限是260萬(wàn)年，因?yàn)樵谶@之前，溫度太高，永久凍土層還未形成。

這些發(fā)現(xiàn)提示了我們，合適的環(huán)境有可能保存著數(shù)百萬(wàn)前古代人類先祖的遺骸，在永久凍土層中尋找古人類DNA將是一個(gè)夢(mèng)想。

參考資料：

https://www./articles/s41586-021-03224-9

https://www./articles/d41586-021-00436-x

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