发现世界上最古老的DNA揭示了古老的生态系统
一项新的研究发表在自然描述了对古代DNA的发现和分析，据计算，这些DNA有200万年的历史，打破了发现和研究的最古老DNA的记录。
古代DNA分析领域的突破
随着世界上最古老的DNA被成功测序，一项新的研究标志着进化研究中的一个“改变游戏规则”的时刻。
这项研究是由埃斯克·威勒斯列夫教授他是剑桥大学圣约翰学院研究员，也是哥本哈根大学伦德贝克基金会地球遗传学中心主任Kurt H. k . ær教授他也是哥本哈根大学的地质学专家。
“这是我参与过的最长的研究，”威勒斯列夫说。它始于2006年，当时一组科学家前往格陵兰岛北部，到达了位于北冰洋峡湾口的地质构造København Formation。该团队正在为一个不同的项目访问该地区，但在那里，他们决定从现场收集粘土和石英的样本。
简要回顾古代DNA分析
古代DNA分析领域近年来蓬勃发展，由于先进的能力新一代测序(NGS)技术，能够测序小的、降解的DNA片段。今年早些时候，这位瑞典遗传学家获得了诺贝尔生理学或医学奖斯万特教授Pääbo获奖理由:他在研究已灭绝古人类基因组和人类进化方面所做的工作。
研究沉积物中含有的DNA所需的工具当时还不存在，样本在研究人员返回时被储存起来。威勒斯列夫回忆说:“每次我们看到DNA提取和测序技术的改进，我们都试图重新审视样本(进行分析)，但我们失败了又失败。”“然后，几年前，我们取得了突破。”
威勒斯列夫将这一突破归因于几个方面的发展。首先,Karina Sand博士他的研究重点是理解如何DNA与环境中的矿物质结合——以及它能否被提取——加入了哥本哈根大学的研究小组。其次，该团队获得了一种新的测序平台，可以进行大规模的平行DNA测序，也可以对极小的DNA片段进行靶向测序。
一个200万年的生态系统被发现
在桑的工作确定了DNA之后可以在从粘土和石英样本中成功分离出来之后，人们发现这些微小的DNA片段严重受损，这表明它们绝对是“古老的”。团队可能没有准备到的是如何古老的。
Willersleva和他的同事们发现，这个古老的DNA有200万年的历史，打破了迄今为止发现的最古老DNA的记录。这一记录来自100万年前从西伯利亚猛犸象骨骼中提取并测序的DNA。
“古老的DNA样本被发现埋在沉积物深处，这些沉积物已经积累了2万多年。这些沉积物最终被保存在冰或永久冻土中，最重要的是，200万年来没有受到人类的干扰，”k ær说。
将这些DNA片段与包括微生物、植物和动物在内的现代生物的测序库进行比较，最终构建出一幅200万年前经受极端温度考验的生态系统的图景。他说:“Kap København生态系统现在没有类似的生态系统，它存在的温度比我们今天高得多，因为从表面上看，由于全球变暖，那里的气候似乎与我们预计未来地球上的气候相似。米克尔·w·彼得森教授他是伦德贝克基金会地球遗传学中心的助理教授，也是该论文的第一作者之一。
有证据表明，驯鹿、旅鼠、桦树和白杨树以及其他生物曾在该地区生活过，这些证据可以从测序数据中破译出来。虽然一些DNA样本很容易被归类为现代生物的祖先，但其他的DNA样本却无法被识别，因为它们可能没有活在本世纪的祖先。
188金宝搏备用请研究小组对他们分析中“最意想不到”的发现发表评论。“让我们大吃一惊的是乳齿象DNA的存在，”他们说。乳齿象是一种已经灭绝的哺乳动物，起源于北美和中美洲。以前，人们不知道它存在于格陵兰岛北部。“很明显，它们(乳齿象)一定在某个时候游到了格陵兰岛，或者在冰上漫步，”研究小组补充说。
利用古老的DNA来支持我们星球的未来
威勒斯列夫和同事们正在考虑如何利用他们破纪录的发现来支持科学家和社会对抗气候变化。Kap København地区的极端高温可能需要居住在那里的生物适应不断上升的温度。然而，这个过程需要时间，这是我们没有的奢侈。彼得森说:“今天全球变暖的速度意味着生物和物种没有那么多时间，所以气候紧急情况仍然是对生物多样性和世界的巨大威胁——包括植物和树木在内的一些物种即将灭绝。”
我们能否利用在古代DNA中发现的“线索”进行干预?“有可能基因工程可以用来模仿200万年前植物和树木在以气温上升为特征的气候中生存的策略，并防止一些物种、植物和树木的灭绝，”kk ær说。“这是这一科学进步如此重要的原因之一，因为它可以揭示如何试图抵消全球变暖的破坏性影响。”
DNA检测的新时代
在已经从样本中鉴定出的DNA宝藏中，存在着各种各样的细菌和真菌。科学家们正在探索古代动物、植物和单细胞生物之间的相互作用，他们计划绘制出地图，并在晚些时候发表。
从矿物中成功提取DNA也标志着DNA检测的新时代，威勒斯列夫强调说:“既然我们已经成功地从粘土和石英中提取了古代DNA，那么在非洲发现的温暖潮湿的环境中，粘土可能保存了古代DNA。”
“如果我们能够开始探索来自非洲的粘土颗粒中的古代DNA，我们可能能够收集到关于许多不同物种起源的突破性信息——甚至可能是关于第一批人类及其祖先的新知识——可能性是无限的，”他总结道。
参考:环境DNA揭示了格陵兰岛200万年前的生态系统。大自然。2022.doi:10.1038 / s41586 - 022 - 05453 - y．
