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猛犸象的臼齿产生了有史以来最古老的DNA序列


一项对灭绝已久的西伯利亚猛犸象的基因分析,几乎是迄今为止测序的最古老DNA记录的两倍。这些遗传物质来自于一种生活在120万年前冰原上的生物,将古代DNA研究推向了理论极限,并揭示了猛犸象的一个新的谱系。

“我喜欢这篇论文,”保罗萨巴蒂尔大学的古遗传学家卢多维克·奥兰多说,他的团队此前保持着从一匹75万岁的马身上测序出的最古老DNA的记录。“自2013年以来,我一直在等待我们的最古老基因组的世界纪录被打破。”

遗传物质在大多数环境中分解得相对较快。非洲人类最古老的DNA序列可追溯到大约15000年前;在欧洲,沐鸣平台科学家们对生活在12万年前的尼安德特人进行了DNA测序。但是,埋藏在永久冻土中的生物的DNA可以持续更长的时间,因为深冻减缓了化学降解。

20世纪70年代,俄罗斯古生物学家安德烈·谢尔(Andrei Sher)在西伯利亚东北部的几个地点发现了一批冰冻遗骸,其中包括三头猛犸象。根据周围岩石中磁性材料的方向以及在岩石中发现的啮齿类动物的类型,研究人员估计猛犸象生活在大约120万年前、100万年前和70万年前。

这项新研究的研究人员从每只猛犸象的臼齿上钻出微小的样本——大约相当于一小撮盐——并试图提取DNA。时间的蹂躏已经将DNA分解成数十亿个短的片段序列。乌普萨拉大学(Uppsala University)的进化遗传学家、共同作者汤姆·范德·瓦尔克(Tom van der Valk)说:“你拥有的拼图越多,就越难重建整个拼图。”

为了把这些片段拼凑在一起,研究人员使用了大象和更年轻的猛犸象遗骸的先前测序的基因组作为参考。这有点像“看着拼图上的图片”,斯德哥尔摩古遗传学中心的进化遗传学家、研究合著者洛夫Dalén说。当研究人员绘制出老年猛犸象和大象之间的关系,并估算出它们的基因需要多长时间才能分化时,得出的日期与早期方法提供的日期相吻合。

最年轻的猛犸象大约70万岁,是已知最古老的长毛猛犸象之一,它们是研究寒冷天气的专家,杏3沐鸣平台在北半球穿行了数十万年。大约在10500年前,当最后一个冰河时代末期气候变暖时,大多数人灭绝了(尽管直到大约4000年前,白令海峡北部仍有一小部分人存活下来)。

研究人员今天在《自然》杂志上报告说,第二只猛犸象是草原猛犸象,距今约100万年前,是长毛猛犸象的直系祖先。第三个也是最古老的标本,大约有120万年的历史,属于一个之前不为人知的谱系,研究人员以它被发现的地方附近的一个村庄命名为Krestovka。通过将猛犸象的一些基因与已知特征联系起来,他们了解到,猛犸象已经具备了后来长毛猛犸象的许多极端寒冷的适应能力,包括浓密的皮毛和充足的脂肪储备。研究人员还发现,北美的哥伦比亚猛犸象(大约在13000年前灭绝)与这个新血统有一半的基因相同,另一半与长毛猛犸象的基因相同。研究人员猜测,克雷斯托夫卡猛犸象在大约150万年前进入北美,然后在大约100万年后与长毛猛犸象杂交,形成了美洲大陆上的独特亚种。

一些科学家曾怀疑是否有可能对超过100万年的DNA进行测序。“这些[标本]极大地推回了我们所认为的可能是最古老的古老DNA,”合著者、加州大学圣克鲁兹分校的进化生物学家贝丝·夏皮罗说。Dalén和范德瓦尔克说,从理论上讲,可以对与永久冻土层一样古老的DNA进行测序,大约260万年。

剑桥大学的遗传学家和古代DNA专家埃斯克·威勒斯列夫(Eske Willerslev)没有参与这项研究,沐鸣平台他说:“这是一项令人兴奋的研究,它揭示了DNA可以存活下来,超出了该领域许多人十年前预测的上限。”

布法罗大学的进化发育生物学家文森特·林奇(Vincent Lynch)说,这项新研究大大增加了科学家对猛犸象的了解,包括哥伦比亚猛犸象的起源。然而,猛犸象的最终命运应该是对我们人类物种的一个警告,他补充道。“它们是一种极其普遍的种群,由于气候变化而迅速灭绝。这给我们上了一课。”