科學家首次對14300年前的“木乃伊狗”進行RNA測序
2019年09月04日09:27
這隻“木乃伊狗”在西伯利亞的永久凍土層中保存了下來,至今仍保留著牙齒
這隻“木乃伊狗”在西伯利亞的永久凍土層中保存了下來,至今仍保留著牙齒

  9月4日消息,一隻屬於古代西伯利亞人的“木乃伊狗”幼崽或許將帶來現代科技的重大突破。科學家在西伯利亞的永久凍土層中發現了這隻古老的動物,它的年齡據估計已有14300歲。

  通過對部分組織的RNA(核糖核酸)測序,科學家懷疑這隻更新世的犬科動物已經被馴化。對年代久遠的動物進行RNA測序相當罕見。通常而言,DNA(脫氧核糖核酸)相當於基因編碼的硬拷貝,如果條件合適,可以保存數千年,而RNA的壽命較短,只能作為基因的工作副本。

科學家懷疑這隻更新世的犬科動物已經被馴化
科學家懷疑這隻更新世的犬科動物已經被馴化

  DNA分析可以揭示一個物種擁有什麼樣的基因,而RNA則解釋了哪些基因在工作,哪些基因是沉默的。科學家認為,這隻保存完好的動物要麼是一隻幼狼,要麼是狼和狗的雜交後代,而且很有可能是家養的。

  據推測,這隻“木乃伊狗”的主人可能是古代西伯利亞的猛獁象獵人。四年前,人們在俄羅斯薩哈共和國的瑟阿拉赫河一處陡峭的河岸上發現了這隻動物,與它一起被發現的還有同一物種的另一隻幼獸。之後,這兩具遺體被送往薩哈共和國的首都雅庫茨克進行尸檢。一段視頻顯示,檢查之前,人們小心地將它們身上包裹著的數千年的泥土衝掉。

DNA編碼基因的硬拷貝,如果條件合適,可以存活數千年,但RNA的壽命較短,只能作為基因的工作副本。
DNA編碼基因的硬拷貝,如果條件合適,可以存活數千年,但RNA的壽命較短,只能作為基因的工作副本。

  當時,韓國複製專家黃禹錫試圖提取細胞樣本,讓這個物種複活,但沒有成功。然而,丹麥哥本哈根大學的奧利弗·史密斯(Oliver Smith)博士和同事們另闢蹊徑,選擇分析這隻史前動物的肝臟、軟骨和肌肉組織中的RNA,並取得了成功。

  研究結果表明,從幼犬的肝臟組織中提取的RNA序列確實能夠代表這種動物的RNA,許多肝臟特異性的轉錄信息與來自狼和狗的更現代的樣本相匹配。這隻“木乃伊狗”的轉錄組是迄今為止測序的最古老的RNA,比次古老的犬科動物轉錄組至少早了1.3萬年。

DNA分析揭示了一個物種擁有什麼樣的基因,而RNA則解釋了哪些基因在工作,哪些基因是沉默的
DNA分析揭示了一個物種擁有什麼樣的基因,而RNA則解釋了哪些基因在工作,哪些基因是沉默的

  “古DNA研究人員以往不願意嚐試對古RNA進行測序,因為RNA通常比DNA更不穩定,更容易被酶降解,”史密斯博士說,“然而,在我們最近成功對古代植物材料中的RNA進行測序之後,我們推測,保存完好的動物標本,特別是冷凍在永久凍土層中的標本,很可能保留了足夠的材料來進行測序。”

  令研究人員興奮的是,他們不僅發現了來自不同組織的RNA,而且在某些情況下,這些遺傳信號如此強烈,以至於可以用一種生物學意義上的方式來區分不同組織。

  “我們知道RNA在DNA和蛋白質之間起著中介作用,後兩種物質都更穩定,人們可能會問,‘那又怎樣?’”奧利弗·史密斯解釋道,“但我們認為,未來對古代RNA的研究有很大的潛力。例如,目前許多與臨床最相關的病毒都有RNA基因組,而RNA階段對於理解基因調控的複雜性往往至關重要。”

  在討論推動演化的環境壓力和不同病毒株時,古RNA的研究可能會帶來意想不到的科學突破。研究人員的詳細結果發表在近期的《公共科學圖書館·生物學》(PLOS Biology)雜誌上。

  我們能讓猛獁象複活嗎?

  雄性猛獁象大約有3.5米高,雌性略小。它們彎曲的象牙長達5米,下腹部有一層1米長的蓬鬆毛髮。較小的耳朵和短尾巴可以防止重要的身體熱量流失。

  猛獁象的象鼻末端具有獨特的指狀突起,能幫助它們拔下草葉、樹枝和其他植物部分。猛獁象的名字(mammoth)來源於俄語中的“mammut”,意思是“地鼠”,因為古人認為這些動物生活在地下,接觸到光就會死亡——猛獁象被發現時已經死亡,半埋著地下。

最廣泛使用的基因編輯技術被稱為CRISPR/Cas9,利用這項技術,科學家或許可以將保存下來的猛獁象DNA剪切黏貼到亞洲象身上,從而創造出猛獁象與亞洲象的雜交後代
最廣泛使用的基因編輯技術被稱為CRISPR/Cas9,利用這項技術,科學家或許可以將保存下來的猛獁象DNA剪切黏貼到亞洲象身上,從而創造出猛獁象與亞洲象的雜交後代

  猛獁象的骨骸曾經被認為屬於已經滅絕的巨人種族。猛獁象和現代大象的關係密切,有99.4%的基因相同。這兩個物種在600萬年前各自走上了不同的演化道路,與此同時,人類和黑猩猩也分道揚鑣。

  猛獁象與早期人類共同生活了一段時間,併成為早期人類的獵物。人們用它們的骨頭和獠牙製造出各種武器和藝術品。

  由於革命性的基因編輯技術,猛獁象的“複活”已經成為有了現實的可能性。科學家可以提取出在西伯利亞冰封了數千年的猛獁象DNA,然後利用基因編輯技術進行精確的選擇和插入。目前最廣泛使用的基因編輯技術被稱為CRISPR/Cas9,自2012年誕生以來,它已經改變了基因工程的面貌。

  該系統允許科學家以前所未有的精確度對DNA鏈進行“剪切和黏貼”操作。利用這項技術,科學家或許可以將保存下來的猛獁象DNA剪切黏貼到亞洲象身上,從而創造出猛獁象與亞洲象的雜交後代。

  猛獁像在歐洲和北美冰冷的苔原上遊蕩了14萬年,消失於更新世末期,即1萬年前。它們的遺體通常不是石化的,而是冷凍保存在永久凍土層中,因此成為科學家研究最充分的史前動物之一。(任天)

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