當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月17日，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》刊發(fā)了這一最新發(fā)現(xiàn)。科學(xué)家從1970年代挖掘的一組猛犸象牙齒樣本中提取出DNA，并鑒定出一種新的猛犸象物種，該物種的后代在美洲一度繁衍壯大。
猛犸象
“我喜歡這篇論文。我一直在等待，已經(jīng)等了八年了。”法國(guó)人類(lèi)學(xué)和圖盧茲基因組學(xué)中心的古DNA專(zhuān)家路德維希·奧蘭多（Ludovic Orlando）說(shuō)。他可能是最受此次發(fā)現(xiàn)影響的人，奧蘭多及其團(tuán)隊(duì)在2013年創(chuàng)造了此前最古老DNA提取鑒定紀(jì)錄，他們是在馬腿骨中提取基因組的。科學(xué)家此前假設(shè)，如果能夠找到合適的樣本，古老的DNA可以存在超過(guò)一百萬(wàn)年。生物體死亡后，其染色體就會(huì)破碎成碎片，隨著時(shí)間的推移，染色體會(huì)變短。最終，DNA鏈變得如此之小，以至于即使可以被提取，也會(huì)丟失過(guò)多的遺傳信息。
奧蘭多的研究小組發(fā)現(xiàn)，來(lái)自加拿大育空地區(qū)的馬骨中的遺傳信息即使是短至25個(gè)DNA字母的碎片，仍可被解釋。他們預(yù)計(jì)，在凍土常年不化的情況下，一百萬(wàn)年前的遺骸如果保存完好，也應(yīng)包含這種長(zhǎng)度水平的DNA片段。 奧蘭多表示，唯一的問(wèn)題是，是否存在這樣的樣本？
斯德哥爾摩瑞典自然歷史博物館的進(jìn)化遺傳學(xué)家洛夫·達(dá)倫（Love Dalén）自2007年首次遇到龐大的猛犸象遺骸以來(lái)，就一直致力于基因測(cè)序。這些猛犸象遺骸由俄羅斯古生物學(xué)家安德烈·謝爾（Andrei Sher）挖掘。經(jīng)過(guò)達(dá)倫鑒定，這里面有一頭真猛犸象（Mammuthus primigenius）和兩個(gè)被稱(chēng)為草原猛犸象（Mammuthus trogontherii）的前身。
達(dá)倫希望樣本中提取的DNA信息能夠透露真猛犸象或其他猛犸象的進(jìn)化過(guò)程，但是他之前對(duì)這一想法并不樂(lè)觀。因?yàn)榻陙?lái)，凍土層中發(fā)現(xiàn)的許多年代比較近的猛犸象殘骸提取結(jié)果都不是太好。達(dá)倫表示，并不是永久凍土中發(fā)現(xiàn)的所有東西都可以正常工作，很多DNA片段都是無(wú)效的。
從謝爾挖掘的三個(gè)猛犸象臼齒中，有兩個(gè)是從超過(guò)一百萬(wàn)年的沉積物中回收的，含有的DNA很少。達(dá)倫說(shuō)，要不是這些樣本夠老，他可能已經(jīng)將它們放棄了。
猛犸象的牙齒
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但是，由于測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)的進(jìn)步，他的團(tuán)隊(duì)設(shè)法從最古老的樣本中獲得了4900萬(wàn)堿基對(duì)信息，該樣本位于一個(gè)名為Krestovka的村莊附近，故而被命名為Krestovka。而另一顆牙齒則提取出8.84億堿基對(duì)，被命名為Adycha。對(duì)DNA的分析表明，Krestovka樣品的距今165萬(wàn)年，而Adycha樣品的壽命為130萬(wàn)年。第三個(gè)樣本是一個(gè)有60萬(wàn)年歷史的被稱(chēng)為Chukochya的猛犸象牙齒，提取到了近37億個(gè)堿基對(duì)的DNA，這超過(guò)了其31億個(gè)堿基對(duì)的基因組的長(zhǎng)度。
從形狀上看，兩個(gè)最古老的牙齒看起來(lái)像屬于草原猛犸象，是歐洲物種。研究人員認(rèn)為它們?cè)缬陂L(zhǎng)毛猛犸象和北美的哥倫比亞猛犸象（Mammuthus columbi）。但是它們的基因組描繪了一幅更為復(fù)雜的圖景。 Adycha樣本是長(zhǎng)毛猛犸象的早先血統(tǒng)之一，但Krestovka標(biāo)本顯然不是。
達(dá)倫的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)Krestovka屬于全新的物種。盡管Krestovka的樣本來(lái)自俄羅斯，但他懷疑該其血脈分離出了一部分與其他物種雜交，并形成了北美猛犸象物種。研究小組發(fā)現(xiàn)，北美的哥倫比亞猛犸象的祖先有一半是Krestovka猛犸象血統(tǒng)，另一半是長(zhǎng)毛猛犸象的。達(dá)倫估計(jì)，這兩個(gè)血統(tǒng)在42萬(wàn)年前混合在一起。
新物種可以通過(guò)雜交混合，而不是從一個(gè)親本物種分裂而形成的想法在進(jìn)化生物學(xué)家中越來(lái)越流行。奧蘭多說(shuō)，但這是古代DNA“雜交物種”的第一個(gè)證據(jù)，“這真太了不起了。”
達(dá)倫說(shuō)，通過(guò)突破DNA保存一百萬(wàn)年的門(mén)檻，古DNA研究人員也許能夠了解其他大小哺乳動(dòng)物的早期歷史。現(xiàn)在，他實(shí)驗(yàn)室正在研究非常古老的麝香牛、駝鹿和旅鼠的永久凍土樣品。
猛犸象DNA不能代表化石記錄中最古老的生物分子信息。 2016年，研究人員報(bào)告了來(lái)自非洲坦桑尼亞380萬(wàn)年歷史的鴕鳥(niǎo)蛋殼的蛋白質(zhì)序序列。2019年，另一個(gè)團(tuán)隊(duì)對(duì)來(lái)自美國(guó)喬治亞州的177萬(wàn)年歷史的犀牛牙齒的蛋白質(zhì)進(jìn)行了分析。不過(guò)，蛋白質(zhì)序列往往比DNA缺乏有關(guān)生物遺傳的信息。但是蛋白質(zhì)分子要堅(jiān)硬得多更易保存，因此研究人員可以使用它們從沒(méi)有多年凍土的地方發(fā)現(xiàn)的非常古老的生物信息。
研究人員說(shuō)，在多年凍土層中發(fā)現(xiàn)幾百萬(wàn)年前的古代人類(lèi)親屬遺骸的機(jī)會(huì)非常低。但是達(dá)倫認(rèn)為，合適的環(huán)境（例如洞穴）可能會(huì)產(chǎn)生年代久遠(yuǎn)的樣品。來(lái)自西班牙洞穴的尼安德特人早期遺骸可追溯到430000年前，代表迄今發(fā)現(xiàn)的古代人類(lèi)親戚的最古老DNA。
至于古代DNA的年限，達(dá)倫表示很容易確定：“ 260萬(wàn)年。那就是永久凍土的極限。在那之前，氣候太溫暖了。”
