當(dāng)?shù)貢r間2月17日，國際權(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。”法國人類學(xué)和圖盧茲基因組學(xué)中心的古DNA專家路德維希·奧蘭多（Ludovic Orlando）說。他可能是最受此次發(fā)現(xiàn)影響的人，奧蘭多及其團隊在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可以存在超過一百萬年。生物體死亡后，其染色體就會破碎成碎片，隨著時間的推移，染色體會變短。最終，DNA鏈變得如此之小，以至于即使可以被提取，也會丟失過多的遺傳信息。
奧蘭多的研究小組發(fā)現(xiàn)，來自加拿大育空地區(qū)的馬骨中的遺傳信息即使是短至25個DNA字母的碎片，仍可被解釋。他們預(yù)計，在凍土常年不化的情況下，一百萬年前的遺骸如果保存完好，也應(yīng)包含這種長度水平的DNA片段。 奧蘭多表示，唯一的問題是，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化遺傳學(xué)家洛夫·達倫（Love Dalén）自2007年首次遇到龐大的猛犸象遺骸以來，就一直致力于基因測序。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)過達倫鑒定，這里面有一頭真猛犸象（Mammuthus primigenius）和兩個被稱為草原猛犸象（Mammuthus trogontherii）的前身。
達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化過程，但是他之前對這一想法并不樂觀。因為近年來，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片段都是無效的。
從謝爾挖掘的三個猛犸象臼齒中，有兩個是從超過一百萬年的沉積物中回收的，含有的DNA很少。達倫說，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，由于測序技術(shù)和生物信息學(xué)的進步，他的團隊設(shè)法從最古老的樣本中獲得了4900萬堿基對信息，該樣本位于一個名為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，被命名為Adycha。對DNA的分析表明，Krestovka樣品的距今165萬年，而Adycha樣品的壽命為130萬年。第三個樣本是一個有60萬年歷史的被稱為Chukochya的猛犸象牙齒，提取到了近37億個堿基對的DNA，這超過了其31億個堿基對的基因組的長度。
從形狀上看，兩個最古老的牙齒看起來像屬于草原猛犸象，是歐洲物種。研究人員認(rèn)為它們早于長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樣本是長毛猛犸象的早先血統(tǒng)之一，但Krestovka標(biāo)本顯然不是。
達倫的團隊發(fā)現(xiàn)Krestovka屬于全新的物種。盡管Krestovka的樣本來自俄羅斯，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)，另一半是長毛猛犸象的。達倫估計，這兩個血統(tǒng)在42萬年前混合在一起。
新物種可以通過雜交混合，而不是從一個親本物種分裂而形成的想法在進化生物學(xué)家中越來越流行。奧蘭多說，但這是古代DNA“雜交物種”的第一個證據(jù)，“這真太了不起了。”
達倫說，通過突破DNA保存一百萬年的門檻，古DNA研究人員也許能夠了解其他大小哺乳動物的早期歷史。現(xiàn)在，他實驗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，研究人員報告了來自非洲坦桑尼亞380萬年歷史的鴕鳥蛋殼的蛋白質(zhì)序序列。2019年，另一個團隊對來自美國喬治亞州的177萬年歷史的犀牛牙齒的蛋白質(zhì)進行了分析。不過，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)分子要堅硬得多更易保存，因此研究人員可以使用它們從沒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，在多年凍土層中發(fā)現(xiàn)幾百萬年前的古代人類親屬遺骸的機會非常低。但是達倫認(rèn)為，合適的環(huán)境（例如洞穴）可能會產(chǎn)生年代久遠(yuǎn)的樣品。來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)的古代人類親戚的最古老DNA。
至于古代DNA的年限，達倫表示很容易確定：“ 260萬年。那就是永久凍土的極限。在那之前，氣候太溫暖了。”
