一个国际遗传学家团队在我们科学能力的极限下完成了一项壮举,恢复了迄今为止最古老的 DNA 并对其进行了测序。
研究人员从70万至120万年前在西伯利亚漫游的三头古代猛犸象的牙齿中提取了极度退化的DNA,并将其重新拼凑在一起,揭示了以前未知的猛犸象基因谱系。
此前,最古老的 DNA 样本来自于马骨在育空永久冻土层中发现,其历史可以追溯到 560,000 至 780,000 年前。
“这个 DNA 非常古老,”进化遗传学家洛夫达伦说瑞典古遗传学中心的教授。 “这些样本比维京人遗骸还要古老一千倍,甚至早于人类和人类的存在。”。
大约一百万年前,甚至长毛猛犸象(原来的猛犸象) 还不存在。 这些广为人知且深受人们喜爱的野兽直到大约 80 万年前才开始出现,生活在地球冰冻的气候中,直到它们最终在大约 80 万年前灭绝。4000年前。
因为这是相对较新的地质时期,而且因为它们更喜欢寒冷的栖息地(这样可以更好地保存遗骸),所以我们对这些古代生物有一定的了解。
长毛猛犸象与哥伦比亚猛犸象并存(鸽子先生),栖息于北美并于约 11,500 年前灭绝。
它们的前身——长毛猛犸象的进化体——猛犸象,却鲜为人知。 我们知道猛犸象是草原猛犸象的后代(斑马鱼),直到大约 20 万年前,它还在欧亚大陆的大部分地区漫游。 我们还认为哥伦比亚猛犸象是大约 150 万年前穿越到北美的草原猛犸象的后代。
为了更多地了解这位祖先,科学家们彻底颠覆了庞大的家谱。
他们提取 DNA 的三颗猛犸象牙齿是几十年前出土的,一直被小心地保存在博物馆藏品中。 最年轻的有70万岁,属于猛犸象——已知最早的猛犸象之一。 较老的两尊年龄超过 100 万岁,预计属于草原猛犸象。
通过艰苦的修复和比较工作,研究人员能够将保存在动物牙齿硬釉质内的 DNA 拼凑起来并进行测序。 在阿迪查发现的三个标本中第二古老的标本证实了这一点:它在形态和 DNA 上与草原猛犸象非常接近。
最古老的标本是在克雷斯托夫卡发现的,距今约 160 万年前,更令人惊讶。 事实证明,它属于一个以前未知的猛犸象基因谱系,该谱系在 200 万多年前就与共同祖先分道扬镳。
“这让我们完全惊讶,”遗传学家汤姆·范德瓦尔克说瑞典乌普萨拉大学。
“之前的所有研究都表明,当时西伯利亚只有一种猛犸象,称为草原猛犸象。但我们现在的 DNA 分析表明,存在两种不同的遗传谱系,我们在这里将其称为阿迪查猛犸象我们还不能确定,但我们认为它们可能代表两个不同的物种。”
它变得更加有趣。 通过将这些古代猛犸象与后来出现的猛犸象的DNA进行比较,研究人员发现,150万年前穿过白令陆桥进入北美的可能是克雷斯托夫卡猛犸象,而不是草原猛犸象。
哥伦比亚猛犸象的 DNA 中含有克雷斯托夫卡 (Krestovka) 和长毛猛犸象的混合物,这表明这两种猛犸象在猛犸象迁徙到北美时交配,产生了杂交种。
“这是一个重要的发现,”古遗传学家帕特里夏·佩茨内罗娃 (Patricia Pečnerová) 说道丹麦哥本哈根大学教授。 “哥伦比亚猛犸象是北美最具标志性的冰河时代物种之一,它是通过大约 42 万年前发生的杂交进化而来的。”
阿迪查猛犸象虽然更符合预期,但也有一些秘密需要透露。 通过将猛犸象的基因组与70万至几千年前的猛犸象基因组进行比较,研究小组试图了解猛犸象是如何适应冰冻的北极环境的。
与这种适应相关的特征——与体温调节、毛发生长、昼夜节律以及白色和棕色脂肪沉积相关的基因——早在猛犸象出现之前就已经存在于 Adycha 基因组中。 但动物也在继续进化。 例如,参与感知温度的基因在后来的猛犸象中就有更多变异。
该团队的技术并不适用于所有遗骸。 永久冻土层的低温减缓了 DNA 的降解,因此来自其他地点的类似年龄的遗骸可能会过度降解; 而且,在永久冻土层中,DNA 可恢复的时间是有限的。
“现在最大的问题之一是我们可以追溯到多久以前。我们还没有达到极限。”分子考古学家 Anders Götherström 说道古遗传学中心。
“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,没有可以保存古代 DNA 的永久冻土。”
很多 保留 生物是从地球的永久冻土层中挖掘出来的。 这项研究表明,在以前被认为太古老而无法研究的骨头中可能潜藏着一些非凡的发现。
该研究发表于自然。