猛犸象牙中发现最古老的DNA,这是人类基因探索的重大突破

作者&投稿:逯冰 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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科学家已经对最古老的DNA进行了测序,突破了古代基因组研究中的象征性障碍,并为了解北美已灭绝的冰河时代巨人-哥伦比亚巨人和猛ma象的进化打开了前所未有的窗口。

这一壮举不太可能引发哺乳动物的 侏罗纪公园 式 娱乐 活动。 这项研究不是第一个对庞然大物的基因组进行测序的研究,也没有使人类更接近重生庞然大物。 相反, 超过一百万年 历史 的 在《 发表的 自然》杂志 周三 上 DNA研究为古代DNA的快速发展奠定了一个里程碑,几乎是有史以来最古老的基因组记录的两倍。

脱氧核糖核酸来自俄罗斯古生物学家 ( 在1970年代初在西伯利亚发现的三个猛犸臼齿 安德烈·谢尔 Andrei Sher) ,这是他的猛犸研究领域的传奇人物。 研究人员估计,三颗牙齿中最年轻的一颗大约有500,000至800,000岁,而年龄较大的两颗则介于一百万到120万岁之间。 有史以来最古老的DNA测序来自 的近70万年前的马化石 加拿大育空地区 。

主要研究作者 ( 说:“打破这种超过一百万年 历史 的魔幻障碍打开了一个新的时间窗口,可以说是进化论的新窗口。” 汤姆·范德瓦克 Tom van der Valk) 乌普萨拉大学生物信息学家, 在瑞典斯德哥尔摩的古生物中心。

这些发现为科学家关于北美猛犸象如何进化的图片增添了令人惊讶的细节。 一方面,牙齿的古老DNA强烈表明北美的猛犸象是北美主要的猛犸象之一,是在40万到500,000年前出现的一种杂种-这一事实仅是因为该研究的较早的DNA大大早于这种杂交而已被揭示。 研究合著者 说:“如果我们研究脊椎动物等高阶生物,我想不出一个例子,即人们在物种起源之前就进行了采样 洛夫·达伦(LoveDalén) 古生物学中心的遗传学家 。”


DNA记录可以追溯的越远,科学家就越能了解进化的工作原理。 该研究的作者说,这项研究的成功还意味着,在理想条件下,甚至有可能深入了解进化的过去,可能追溯到几百万年前。 (比这大的年龄,DNA会被分解成太小的碎片而无法重新组装。)

牙齿工作始于2017年,当时古遗传学中心从俄罗斯科学院收到了牙齿样本。 由 ,遗传学家 领导的 小组身穿防护服,如今已非常熟悉COVID-19的年龄 PatríciaPečnerová 骨粉 丹麦哥本哈根大学的博士后研究员 研究 ,每个样品都可以研磨50毫克的 。 然后,佩奇纳罗瓦(Pečnerová)用一系列化学浴液从每小撮粉末中小心地提取了少量DNA,这些化学浴液将DNA浓缩在不超过胡椒粒的小液滴中。

Pečnerová说:“基本上,我就像是戴着面罩和面罩的茧一样。” “一个[人类]细胞可能掉入试管中”并破坏样品。

经过数周的计算后,研究小组可以准确识别出短至350万个碱基对的猛DNA DNA片段,并将其映射到一个生命周期超过30亿个碱基对的基因组中。


序列惊喜

这项新研究已经在阐明北美猛犸象是如何演变的。 令研究人员震惊的是,这项新研究的DNA序列太旧了,以至于早于漫游于北美的两个主要猛犸物种之一的哥伦比亚猛犸象的起源之前就已经出现了,这为科学家们提供了关于猛犸象如何进化的新见识。

到150万年前,欧洲和亚洲草原猛ma象的亲属从西伯利亚抵达北美,横渡了现在由白令海峡覆盖的陆桥。 这些新来的东西后来引起了哥伦比亚猛犸象的出现。 大约在100,000到200,000年前,北美至少有两种主要的猛犸象:北部的猛犸象和南至墨西哥的哥伦比亚猛ma象。 研究人员还从 知道 过去的遗传研究 中 ,哥伦比亚猛ma象和羊毛猛ma象是杂交的。

古生物学家长期以来使用猛ma象独特的上臼齿来帮助逗弄不同的物种。 根据生物学家的牙齿,古生物学家传统上认为,大约150万年前在北美存在猛犸象是哥伦比亚猛犸象。 但是,尽管化石牙齿记录显示出连续性,但新的DNA研究中的遗传记录却显示出变化。

这项新研究的两个猛ma象基因组属于血统,后来又产生了猛犸象。 但是,这三颗牙齿中最古老的牙齿的DNA被科学家们昵称为Krestovka,是在发现附近的河流之后发现的,它似乎属于先前未知的遗传谱系,大约在150万年前就从含有另外两颗牙齿的谱系中分裂而来。 。


有时,西伯利亚东北部的弗兰格尔岛的永久冻土层会出现毛茸茸的猛象牙。 弗兰格尔岛是猛犸象的最后避难所之一,其中一些幸存下来直到公元前2500年,使其成为寻找猛犸象DNA的有用之地。


当范德瓦克(Van der Valk)的团队将神秘的猛犸象基因组与先前测序的哥伦比亚猛犸象DNA进行比较时,研究人员得出了一个惊人的结论:哥伦比亚猛犸象是在40万到500,000年前出现的一种杂交种,发生在Krestovka猛犸象和西伯利亚羊毛猛ma象之间。在西伯利亚,北美或白令西亚的某个地方,曾经将两者连接起来的陆桥。

在大约200,000年前在北美发生的第二次杂交事件之后,哥伦比亚猛犸象又从羊毛猛犸象获得了11%至13%的基因组。 到大约12,000年前,哥伦比亚猛犸象灭绝时,其基因组中约有五分之三可追溯到羊毛猛犸,而其他五分之二则可追溯到神秘的Krestovka猛犸象,仅从其内含的DNA中知道一颗牙齿。

该研究还显示了猛ma适应寒冷的程度和程度。 过去的古代DNA研究 已经深入研究了羊毛猛ma象在低温下如何繁衍的遗传细节。 但是,羊毛猛犸象耐寒能力背后的许多基因变异首先出现在更早的猛犸象中。 这项新研究发现,超过一百万年前,超过85%的羊毛变种已经出现在西伯利亚的草原猛犸象中。

根据化石证据,到这一百万年的 历史 ,猛犸象已经生活在高纬度地区,因此,这些冰霜巨人适应寒冷天气就不足为奇了。 但是,这项研究提供了对这个越冬过程的速度的独特了解。 猛犸象似乎已经或多或少地稳定地进化了这些适应寒冷的基因变异,而不是突然爆发。

古生物学家说,有关哥伦比亚猛犸象是杂种的发现将进一步引发对北美猛犸象化石记录的不断重新评估。


近期 比较了猛犸化石牙齿与遗传家谱的研究发现,在北美,每个区域的牙齿的形状和形式都远非重叠,因为它们不像是不同猛犸物种的死铃。 这项新的研究强调了这一点:在50万年前之前和之后,北美的猛犸化石牙齿没有发生巨大变化,即使产生哥伦比亚猛犸象的遗传变化很大。

对于研究的共同作者 阿德里安·李斯特 Adrian Lister) ,伦敦自然 历史 博物馆的古生物学家,世界上最著名的猛犸象专家之一 ( 来说,该研究还凸显了一种持久的张力:如何在仍然缺少DNA的情况下定义北美猛犸象牙齿。 如果从基因上讲,如果哥伦比亚猛犸象直到40万到500,000年前才出现,那么古生物学家应该如何定义看上去长相一致的老式猛ma象呢? 迄今为止,还没有人发表超过五十万年前的北美猛犸牙的任何DNA。

Dalén说,为了填补更多的难题,他和他的同事们想尝试将他们打破纪录的技能运用到北美猛犸牙上。 研究小组已经确定了来自加拿大的500,000年 历史 的猛犸牙以及可能属于羊毛猛犸象的200,000年的牙,作为将来测序的可能候选对象。

如今,科学家已经突破了百万年的壁垒,甚至更老的DNA揭示其秘密也只是时间问题。 “这是一百万美元的问题,”达伦说。 “我们已经看到了所拥有的数据,我认为,如果我们只有一个好的样本,要超过200万个相对容易。”




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