科学家发现最古老DNA序列
2月17,据《自然》上线的一项研究报道,古生物学家在西伯利亚东北部的永久冻土层中提取并解析了3头猛犸象的遗传物质,它们分别来自于70万年、100万年和120万年前。
这些从猛犸象象牙中提取的遗传物质还揭示了猛犸象的谱系。其中一头原猛犸象是猛犸象的直系祖先,还有一头猛犸象遗骸在克列斯托夫卡村附近被发现,是此前未发现的种类,很可能是北美猛犸象的祖先。
人们不仅对猛犸象的起源有了新认识,对古DNA的研究也更近一步——在此之前,最古老的DNA测序纪录是75万年前,来自一匹大腿骨。
生物体死亡后,染色体会成为碎片,碎片长度随时间推移越来越短,直至分解。这导致即便人类能从中提取遗传信息,很多信息也是不完整的。但在深层冻土中,遗传信息的分解速度变慢,古DNA的保时间也能更持久。
该研究中的猛犸象遗骸最早于1970年代被俄罗斯古生物学家安德烈·谢尔(Andrei Sher)发现,他与瑞典自然历史博物馆的进化遗传学家洛夫·达伦(Love Dalén)合作,尝试从这批遗骸中提取有价值的信息。
他们从每头猛犸象的牙齿中钻取微小的样本(大小约等于一撮盐),并从中提取包含上千乃至上亿碱基对的DNA。面对已经降解成数十亿片段的遗传信息,研究小组对了已有的大象和猛犸象测序数据。
“这有点像看着拼图盒上的图片拼拼图。”达伦表示。
根据遗骸发掘处的岩石携带的磁场信息和遗骸周围的啮齿动物骸骨,研究者可以推算出三头猛犸象遗骸的产生时间。
将样本的几个基因和已知的遗传特征关联,研究者确认这些猛犸象在当时已经具备了适应极端寒冷气候的能力,它们有厚实的毛皮和充足的脂肪堆积。
研究小组还发现,三头猛犸象的基因样本不同于北美猛犸象和哥伦亚猛犸象。
其中第二古老的猛犸象遗骸有100万年的历史,被认定来自于原猛犸象,即猛犸象的直系祖先。
最古老的猛犸象来自于此前未知的家系,因为发现于克列斯托夫卡而以这一村庄的名字命名。研究人员推断,克列斯托夫卡猛犸象约在150万年前进入北美,之后与猛犸象发生杂交,从而形成了北美的特亚种——北美猛犸象。
这一系列发现大大增加了科学家对猛犸象的了解。进化生物学中,有一种观念愈发流行:新物种的形成可以源于杂交,而非源于单个亲本物种的。此前有研究者找到过猛犸象和哥伦亚猛犸象的杂交证据,本次的研究意味着,古DNA研究中也出现了杂交证据。
达伦表示,突破百万年的门槛,意味着古DNA研究者有望进一步探索哺动物的早期历史。
化石中最古老的生物分子信息可见于鸵鸟、犀牛等动物,它们蛋壳或牙齿中包含的蛋白质序列DNA更易保存。而这些样品往往来自于有人为残留物的考古现场。
那么,人们有没有可能从冻土中发现人类近亲的遗传信息呢?这一问题目前还是未知,不过,冻土中的古DNA年限很容易确定。“260万年,这是永久冻土的极限,在那之前,地球太温暖了”。达伦表示。
相关论文信息:s://doi.org/10.1038/s41586-021-03224-9
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