幾乎沒有科學(xué)家相信恐龍的脫氧核糖核酸（DNA）樣本能夠存留至今,，但也沒有人知道這些遺傳物質(zhì)到底要用多久才會(huì)散架。如今,，對(duì)新西蘭出土的化石進(jìn)行的一項(xiàng)研究終于讓這樁懸案塵埃落定,，順便終結(jié)了克隆霸王龍的美夢(mèng)。這項(xiàng)研究成果發(fā)表在10月9日的英國《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)B卷》上,。
在細(xì)胞死亡后,，酶開始分解作為DNA支柱的核苷酸之間的化學(xué)鍵，并且微生物也在加速細(xì)胞的腐爛,。然而,，從長遠(yuǎn)來看，與水的反應(yīng)被認(rèn)為是造成化學(xué)鍵分解的最主要原因,。地下水幾乎是無所不在的,，因而從理論上講，埋藏的骨骼樣本中的DNA會(huì)按照一個(gè)固定的速度分解,。
然而確定這一速度是非常困難的,，這是因?yàn)楹苌倌軌蛘业胶写罅緿NA的化石來作出有意義的比較。并且更糟糕的是,，變化的環(huán)境條件,，例如溫度、微生物侵入的程度和氧化作用會(huì)改變腐解過程的速度,。
日前由丹麥哥本哈根大學(xué)的Morten Allentoft和澳大利亞佩斯市默多克大學(xué)的Michael Bunce率領(lǐng)的古遺傳學(xué)家研究小組,，對(duì)屬于3種已經(jīng)滅絕的古代巨鳥（恐鳥）的含有DNA的158根腿骨化石進(jìn)行了研究。
這些骨骼的年代介于600年到8000年之間,，并被發(fā)現(xiàn)于彼此距離不超過5公里的3個(gè)地方,，從而保證了它們差不多是以相同的條件保存的，包括溫度為13.1攝氏度,。
通過比較樣本的年代以及DNA分解的程度,，研究人員推算出DNA的半衰期為521年。這也就意味著，在521年后,，一個(gè)樣本中的核苷酸骨架之間的化學(xué)鍵有一半會(huì)被分解掉,，而在下一個(gè)521年后，剩下的一半化學(xué)鍵也將消失殆盡,。
研究小組還預(yù)測(cè)了如果一根骨骼保存在理想溫度（-5攝氏度）下,，每根化學(xué)鍵被毀的最長時(shí)間為680萬年。但其實(shí)DNA在很早之前便已經(jīng)無法讀取了——大約在150萬年后,，剩下的DNA鏈便因?yàn)樘潭鵁o法傳遞有意義的信息,。
澳大利亞悉尼大學(xué)的計(jì)算進(jìn)化生物學(xué)家Simon Ho表示：“這證明了一個(gè)廣泛存在的質(zhì)疑，即宣稱從恐龍和被封存在琥珀中的古昆蟲中提取DNA是不現(xiàn)實(shí)的,。”然而,，Ho說，盡管680萬年遠(yuǎn)不及恐龍骨骼的年齡——后者至少有6500萬年——“但我們或許能夠打破最古老的真正DNA序列的紀(jì)錄,，當(dāng)前的紀(jì)錄約為50萬年”,。
這項(xiàng)最新研究中的計(jì)算很簡單，但仍有許多問題,。
新西蘭丹尼丁市奧塔哥大學(xué)的古遺傳學(xué)家Michael Knapp表示：“我非常想看看這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)能否在非常不同的環(huán)境中——例如永久凍土和洞穴——重現(xiàn),。”
此外,，研究人員還發(fā)現(xiàn),，在恐鳥骨骼的樣本中，年齡的差異僅對(duì)DNA分解的變化產(chǎn)生了38.6%的影響,。“顯然有其他因素在影響著DNA的存留,。”Bunce說，“化石發(fā)掘后的儲(chǔ)存,、土壤化學(xué),，甚至動(dòng)物死亡的時(shí)間都是可能的影響因素，這需要進(jìn)一步的調(diào)查,。”（生物谷Bioon.com）
doi:10.1098/rspb.2012.1745
PMC:
PMID:
The half-life of DNA in bone: measuring decay kinetics in 158 dated fossils
Morten E. Allentoft, Matthew Collins, David Harker, James Haile, Charlotte L. Oskam, Marie L. Hale, Paula F. Campos,， Jose A. Samaniego, M. Thomas P. Gilbert, Eske Willerslev, Guojie Zhang, R. Paul Scofield, Richard N. Holdaway， and Michael Bunce
Claims of extreme survival of DNA have emphasized the need for reliable models of DNA degradation through time. By analysing mitochondrial DNA (mtDNA) from 158 radiocarbon-dated bones of the extinct New Zealand moa, we confirm empirically a long-hypothesized exponential decay relationship. The average DNA half-life within this geographically constrained fossil assemblage was estimated to be 521 years for a 242 bp mtDNA sequence, corresponding to a per nucleotide fragmentation rate (k) of 5.50 × 10–6 per year. With an effective burial temperature of 13.1°C, the rate is almost 400 times slower than predicted from published kinetic data of in vitro DNA depurination at pH 5. Although best described by an exponential model (R2 = 0.39), considerable sample-to-sample variance in DNA preservation could not be accounted for by geologic age. This variation likely derives from differences in taphonomy and bone diagenesis, which have confounded previous, less spatially constrained attempts to study DNA decay kinetics. Lastly, by calculating DNA fragmentation rates on Illumina HiSeq data, we show that nuclear DNA has degraded at least twice as fast as mtDNA. These results provide a baseline for predicting long-term DNA survival in bone.
