科学家提取并测序百万年前的猛犸象DNA

一个由22名研究人员组成的团队来自九个国家，以古遗传学中心(CPG) -已经从西伯利亚永久冻土中挖掘出的三种不同猛犸象物种的遗骸中对古代DNA进行了测序。这是科学史上最古老的DNA序列。这项研究结果发表在《自然》杂志上。¹

一项艰巨的任务

现代基因组学的高通量技术使科学家能够对过去有新的发现。自“基因组时代”以来，越来越多的研究小组专注于对古代DNA进行测序，即“aDNA”——从古代标本中分离出来的DNA。到目前为止，最古老的DNA测序是马的DNA，可以追溯到78万至56万年前。²

他说，对古代遗骸进行测序并非易事汤姆·范德瓦尔克他说:“DNA通常是高度降解的，这意味着它被分解成很小的碎片。例如，要弄清楚哪些碎片属于感兴趣的物种，哪些碎片属于微生物标本，可能有点挑战性。”

范德瓦尔克是一项新研究的主要作者，在这项研究中，科学家成功地分析了三只古代猛犸象的基因组。从西伯利亚出土的臼齿化石中提取的DNA估计有120万年的历史。

他说:“这是迄今为止发现和测序的最古老的DNA。爱达伦他是斯德哥尔摩古遗传学中心的进化遗传学教授，也是这项研究的资深作者。

除了为aDNA的研究设定了新的标准外，这项研究还揭示了对猛犸象适应性的新见解。

回顾猛犸象的历史

该系列电影的粉丝冰河时代也许你认为猛犸象是巨大的生物，但是长毛象(猛犸象属primigenius)实际上被认为与非洲象的大小相似。

据估计，猛犸象最早出现在大约500万年前的非洲。在更新世新纪元，也被称为冰河时代猛犸象经历了进化，形成了不同的物种，例如南方猛犸象(猛犸象属南方猛犸)、草原猛犸象(猛犸象属trogontheri)和最终的哥伦比亚号(Mammathus columbi)还有长毛象。

“我们(这项研究)的主要目的是恢复长毛象起源前后的基因组，”范德瓦尔克说。

研究中分析的三种古代猛犸象的臼齿在20世纪70年代被挖掘之前，已经在西伯利亚永久冻土中埋藏了70 - 120万年。

最古老的猛犸象样本——研究小组称之为Krestovka猛犸象——在形态上与草原猛犸象相似。第二个样本被称为“Adycha”，其年龄鲜为人知，但其形态表明它的年龄在100 - 120万年之间。第三个也是最年轻的猛犸象标本“Chukochya”在形态上与早期的长毛猛犸象相似，据估计可以追溯到0 - 80万年前。

在论文中概述了他们的方法，作者写道:“我们从三颗臼齿中提取DNA，使用的方法旨在恢复高度降解的DNA片段，将提取物转化为文库，并对其进行测序。”

惊人的发现

研究小组发现，Krestovka猛犸象属于一个未知的猛犸象遗传谱系，考虑到它与草原猛犸象在形态上的相似性，这是出乎意料的。

范德瓦尔克说:“这完全出乎我们的意料。之前所有的研究都表明，在那个时间点，西伯利亚只有一种猛犸象，叫做草原猛犸象。但我们的DNA分析现在表明，有两种不同的遗传谱系，我们在这里称之为Adycha猛犸象和Krestovka猛犸象。”他补充说，虽然研究小组不能确定，但他们认为他们的发现代表了两个不同的物种。

除了几千年前的长毛象基因组外，阿迪查猛犸象基因组还与已知最早的长毛象基因组进行了比较。通过这种比较，科学家们能够探索猛犸象在寒冷环境中所经历的适应。“能够在物种形成事件中追踪基因变化是独一无二的。我们的分析表明，大多数寒冷适应能力已经存在于长毛象的祖先身上，我们没有发现任何证据表明自然选择在物种形成过程中更快，”联合主要作者大卫Díez-del-Molino在一份新闻稿中说。

研究人员认为，这项研究为进一步研究提供了一个有前途的新途径，并提出了一个问题:我们可以追溯到多久远的过去?

“我们还没有达到极限。一个有根据的猜测是，我们可以恢复200万年前的DNA，甚至可能追溯到260万年前。在此之前，没有永久冻土可以保存古代DNA，”CPG分子考古学教授和联合研究负责人安德斯Götherström在一份新闻稿中说。

引用:

1.van der Valk T, Pečnerová P, Díez-del-Molino，等。数百万年前的DNA揭示了猛犸象的基因组历史。大自然。2021.doi:10.1038 / s41586 - 021 - 03224 - 9．

2.张国强，张国强，张国强，等。利用中更新世早期马的基因组序列重新校准马的进化。自然．2013, 499(7456): 74 - 78。doi:10.1038 / nature12323．