一個國際遺傳學家團隊在我們科學能力的極限下完成了一項壯舉,恢復了迄今為止最古老的 DNA 並對其進行了測序。
研究人員從70萬至120萬年前在西伯利亞漫遊的三頭古代猛獁象的牙齒中提取了極度退化的DNA,並將其重新拼湊在一起,揭示了以前未知的猛獁象基因譜系。
此前,最古老的 DNA 樣本來自於馬骨在育空永久凍土層中發現,其歷史可追溯至 56 萬至 78 萬年前。
“這個 DNA 非常古老,”進化遺傳學家洛夫達倫說瑞典古遺傳學中心的教授。 「這些樣本比維京人遺骸還要古老一千倍,甚至早於人類和人類的存在。」。
大約一百萬年前,甚至長毛猛獁象(原來的猛獁象) 還不存在。這些廣為人知且深受人們喜愛的野獸直到大約 80 萬年前才開始出現,生活在地球冰凍的氣候中,直到它們最終在大約 80 萬年前滅絕。4000年前。
因為這是相對較新的地質時期,而且因為它們更喜歡寒冷的棲息地(這樣可以更好地保存遺骸),所以我們對這些古代生物有一定的了解。
長毛猛獁象與哥倫比亞猛獁象並存(鴿子先生),棲息於北美並於約 11,500 年前滅絕。
它們的前身──長毛猛獁象的演化體──猛獁象,卻鮮為人知。我們知道猛獁像是草原猛獁象的後代(龍鬚草),直到大約 20 萬年前,它仍在歐亞大陸的大部分地區漫遊。我們也認為哥倫比亞猛獁像是大約 150 萬年前穿越到北美的草原猛獁象的後代。
為了更了解這位祖先,科學家們徹底顛覆了龐大的家譜。
他們提取 DNA 的三顆猛獁象牙齒是幾十年前出土的,一直被小心地保存在博物館收藏中。最年輕的有70萬歲,屬於猛獁象──已知最早的猛獁象之一。較老的兩尊年齡超過 100 萬歲,預計屬於草原猛獁象。
透過艱苦的修復和比較工作,研究人員能夠將保存在動物牙齒硬釉質內的 DNA 拼湊起來並進行定序。在阿迪查發現的三個標本中第二古老的標本證實了這一點:它在形態和 DNA 上與草原猛獁象非常接近。
最古老的標本是在克雷斯托夫卡發現的,距今約 160 萬年前,更令人驚訝。事實證明,它屬於一個以前未知的猛獁象基因譜系,該譜系在 200 萬多年前與共同祖先分道揚鑣。
“這讓我們完全驚訝,”遺傳學家湯姆范德瓦爾克說瑞典烏普薩拉大學。
「先前的所有研究都表明,當時西伯利亞只有一種猛獁象,稱為草原猛獁象。但我們的 DNA 分析現在表明,存在兩種不同的遺傳譜系,我們在這裡將其稱為阿迪查猛獁像我們還不能確定,但我們認為它們可能代表兩個不同的物種。
它變得更加有趣。透過將這些古代猛獁象與後來出現的猛獁象的DNA進行比較,研究人員發現,150萬年前穿過白令陸橋進入北美的可能是克雷斯托夫卡猛獁象,而不是草原猛獁象。
哥倫比亞猛獁象的 DNA 含有克雷斯托夫卡 (Krestovka) 和長毛猛獁象的混合物,顯示這兩種猛獁像在猛獁象遷徙到北美時交配,產生了雜交種。
“這是一個重要的發現,”古遺傳學家 Patricia Pečnerová 說道丹麥哥本哈根大學教授。 “哥倫比亞猛獁像是北美最具標誌性的冰河時代物種之一,它是通過大約 42 萬年前發生的雜交進化而來的。”
阿迪查猛獁象雖然更符合預期,但也有一些秘密需要透露。透過將猛獁象的基因組與 70 萬至幾千年前的猛獁象基因組進行比較,研究團隊試圖了解猛獁像是如何適應冰凍的北極環境的。
與這種適應相關的特徵——與體溫調節、毛髮生長、晝夜節律以及白色和棕色脂肪沉積相關的基因——早在猛獁像出現之前就已經存在於 Adycha 基因組中。但動物也在繼續進化。例如,與感知溫度有關的基因在後來的猛獁像中就有更多變異。
該團隊的技術並不適用於所有遺骸。永久凍土層的低溫減緩了 DNA 的降解,因此來自其他地點的類似年齡的遺骸可能會過度降解;而且,在永久凍土層中,DNA 可恢復的時間是有限的。
“現在最大的問題之一是我們可以追溯到多遠的時間。我們還沒有達到極限。”分子考古學家 Anders Götherström 說道古遺傳學中心。
「有根據的猜測是,我們可以恢復 200 萬年前的 DNA,甚至可能追溯到 260 萬年前。在此之前,沒有可以保存古代 DNA 的永久凍土。”
很多 保留 生物是從地球的永久凍土層中挖掘出來的。這項研究表明,在以前被認為太古老而無法研究的骨頭中可能潛藏著一些非凡的發現。
該研究發表於自然。