圖片來源：Thomas Quine CC BY 2.0

DNA在化石之中可以存活多久？當有機體(ti) 死亡之後，其染色體(ti) 就會(hui) 分裂成碎片，隨著時間的推移，DNA變得越來越短，使得科學家即使能成功地將它們(men) 提取出來，也難以對它們(men) 進行拚接或解讀出它們(men) 原本所蘊含的遺傳(chuan) 信息。

有理論研究表明，現有的最先進技術可以恢複超過一百萬(wan) 年的古DNA。但是很長一段時間以來，對於(yu) 古DNA來說，“一百萬(wan) 年”就像一道難以突破的關(guan) 卡。自2013年以來，最古老DNA的記錄一直由古遺傳(chuan) 學家Ludovic Orlando所測序的一匹馬所保持。當時，Orlando和他的團隊對一匹生活在560,000至780,000年前的馬的腿骨進行了DNA測序。他們(men) 在腿骨中發現了一些非常短的DNA碎片，其中有些甚至隻有25個(ge) 堿基對長。盡管如此，他們(men) 仍然從(cong) 如此短的DNA碎片中讀取到了遺傳(chuan) 信息。

而今天的故事，與(yu) 3顆埋藏在西伯利亞(ya) 東(dong) 北部的永久凍土中的古老動物牙齒有關(guan) 。這3顆牙齒屬於(yu) 早已滅絕的猛獁象，長期以來，它們(men) 在寒冷的凍土中度過了漫長的歲月，直到20世紀70年代才被人發現並挖掘。

在一項新的研究中，瑞典自然曆史博物館的進化遺傳(chuan) 學家Love Dalén和他的團隊通過從(cong) 這些牙齒中提取到的DNA，刷新了已知的最古老DNA記錄，並確認了一種新的、之前未知的猛獁象。他們(men) 發現，一些棲息在北美的長毛巨獸(shou) ，可能是真猛獁象（Mammuthus primigenius）和這種新猛獁象物種的雜交後代。研究結果發表在了最近的《自然》雜誌上。

自2007年起，Dalén就開始考慮對猛獁象進行DNA測序。他希望通過從(cong) 化石樣本中提取到的DNA，來了解不同猛獁象的進化過程。在此之前，他曾成功的對一頭真猛獁象，以及兩(liang) 頭草原猛獁（Mammuthus trogontherii）的臼齒進行過DNA測序。

這一次，Dalén和他的團隊通過采用最先進的測序技術，成功地從(cong) 挖掘於(yu) 永久凍土的猛獁象臼齒樣本中捕捉到了古老DNA。第一個(ge) 樣本發現於(yu) 一個(ge) 名叫克萊斯托夫卡（Krestovka）的村莊，他們(men) 從(cong) 這一樣本中獲取了4900萬(wan) 堿基對的核DNA；第二個(ge) 樣本挖掘與(yu) 一個(ge) 名叫阿德恰（Adycha）的地方，他們(men) 從(cong) 中獲得了8.84億(yi) 堿基對；第三個(ge) 樣本發現與(yu) 一個(ge) 名叫丘科奇亞(ya) （Chukochya）的地方，科學家從(cong) 中讀取到了近37億(yi) 對DNA堿基對。

通過DNA分析表明，第一顆牙齒樣本和第二顆牙齒樣本最為(wei) 古老：挖掘自克萊斯托夫卡的樣本已有165萬(wan) 年的曆史；挖掘自阿德恰的樣本大約已有130萬(wan) 年的曆史；而來自丘科奇亞(ya) 的樣本則屬於(yu) 一頭60萬(wan) 年前的猛獁象。

從(cong) 形狀上看，最古老的這兩(liang) 顆牙齒樣本似乎同屬於(yu) 草原猛獁。草原猛獁被認為(wei) 是歐洲大陸的一種物種，有研究表明，草原猛獁的出現時間比真猛獁象以及北美的哥倫(lun) 比亞(ya) 猛獁（Mammuthus columbi）更早。但從(cong) 這兩(liang) 顆牙齒的基因組所延伸出的信息卻令人迷惑，因為(wei) DNA分析結果表明，克萊斯托夫卡和阿德恰的牙齒樣本屬於(yu) 兩(liang) 個(ge) 不同的猛獁象物種。阿德恰的樣本部分屬於(yu) 草原猛獁譜係的一部分，這一部分後來發展成為(wei) 了真猛獁象；但克萊斯托夫卡的樣本的DNA分析結果則沒有顯示出這樣的跡象，它可能屬於(yu) 一個(ge) 全新的未知的猛獁象譜係。

研究人員推測，克萊斯托夫卡猛獁象可能在200多萬(wan) 年前就與(yu) 它的親(qin) 戚分離了。他們(men) 認為(wei) ，盡管這種樣本出土自俄羅斯，但它所屬的物種的譜係或許是在北美時與(yu) 就其他草原猛獁象發生了分離。

此外，研究人員還發現，這種未知物種可能曾與(yu) 真猛獁象雜交在一起，產(chan) 生了在42萬(wan) 年前生活在北美地區的哥倫(lun) 比亞(ya) 猛獁象。因為(wei) 他們(men) 通過分析哥倫(lun) 比亞(ya) 猛獁象的DNA後，發現哥倫(lun) 比亞(ya) 猛獁象的祖先有一半可以追溯至這種克萊斯托夫卡猛獁象，還有一半可以追溯到真猛獁象。這是首個(ge) 來自古DNA的雜種物種形成（hybrid speciation）證據。

猛獁象的進化曆程。| 素材來源：Nature

值得強調的是，這次測序的猛獁象DNA並不是從(cong) 化石記錄中提取到的最古老生物分子信息。2016年，有研究人員報告了從(cong) 380萬(wan) 年前的鴕鳥蛋殼中測得了蛋白質序列；2019年，有研究團隊從(cong) 177萬(wan) 年前的犀牛牙齒中捕捉到了蛋白質。不過提取到古DNA的優(you) 勢在於(yu) ，相比於(yu) 蛋白質，從(cong) DNA序列中所能獲取的關(guan) 於(yu) 生物起源的信息要多得多。

新的結果增加了科學家所掌握的猛獁象遺傳(chuan) 信息，這對於(yu) 想要了解猛獁象的地理分布，以及它們(men) 是如何進化的、有著怎樣的外形特征、為(wei) 何有著如此大的多樣性來說意義(yi) 重大。

一直以來，出現一個(ge) 具有百萬(wan) 年曆史的基因組是許多古生物學家和古遺傳(chuan) 學家所期待的事，但這也是科學家們(men) 一直以來都難以跨越的一個(ge) 門檻。新的研究成果為(wei) 從(cong) 事相關(guan) 研究的科學家帶來了捷報，激勵著他們(men) 去對更多更古老的DNA進行測序。或許在不久之後，我們(men) 就能從(cong) 永久凍土中挖掘到麝香牛、駝鹿等動物的樣本，然後從(cong) 中發現新的基因故事。

那麽(me) ，古DNA是否具有壽命極限？Dalén表示，答案是肯定而明確的，這個(ge) 數字是260萬(wan) 年，這也是永久凍土的極限。

#創作團隊：

文：糖獸(shou)

圖：雯雯子

#參考來源：

https://www.nature.com/articles/d41586-021-00436-x

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03224-9 

https://www.sciencenews.org/article/oldest-animal-dna-ever-recovered-mammoth-evolution

https://www.nature.com/articles/d41586-021-00348-w


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