猛犸象又名長毛象,因全身長滿用以御寒的長毛而著稱,,已于約1萬年前滅絕,。加拿大科學(xué)家成功再造猛犸象的血液,或許在未來可以讓這一物種重現(xiàn)地球,。
遷移之謎
猛犸象堪稱最負(fù)盛名的史前哺乳動物,,其生存的時代為冰河世紀(jì)。猛犸象與現(xiàn)存的非洲象和亞洲象是近親,,最早都在赤道附近的非洲地區(qū)活動,。
大約120萬年至200萬年前,氣候變化導(dǎo)致氣溫驟降,。猛犸象遂向北半球高緯度遷移,,在極地附近的冰原上覓食與生活。
猛犸象的遷移行為令人費解,,因為低溫會抑制象體內(nèi)輸送氧氣的血紅蛋白,,導(dǎo)致它們無法在寒冷氣候中生存??茖W(xué)家由此猜測猛犸象的血紅蛋白可能發(fā)生了變異,。
加拿大馬尼托巴大學(xué)研究人員通過對比猛犸象和現(xiàn)存非洲象、亞洲象的基因證實了這一猜測:猛犸象具有遺傳適應(yīng)能力,它們的血液基因發(fā)生了突變,。即使在低溫環(huán)境中,,猛犸象的血紅蛋白也能輸送氧氣。
再造血液
在科幻小說《侏羅紀(jì)公園》中,,從幾百萬年前的琥珀中提取出的昆蟲脫氧核糖核酸(DNA)可以再造恐龍,。這或許給科學(xué)家?guī)砹遂`感。
馬尼托巴大學(xué)研究人員在西伯利亞的凍土層中找到三具約四萬年前的猛犸象“遺體”,,從它們的骨骼中提取出血紅蛋白DNA,,按順序排列好,再將其轉(zhuǎn)錄為核糖核酸(RNA)并放入大腸桿菌中培養(yǎng),。
最終,,猛犸象的血紅蛋白在大腸桿菌中獲得“重生”。
相關(guān)研究成果刊登在最新一期《自然遺傳學(xué)》雜志上,。
英國《每日郵報》2日援引研究報告作者之一,、馬尼托巴大學(xué)教授凱文·坎貝爾的話報道:“這種合成的血紅蛋白取材于真實的猛犸象標(biāo)本,與猛犸象活體體內(nèi)的血紅蛋白沒有區(qū)別,。”
有望復(fù)活
研究人員對再生血液進行檢測,,發(fā)現(xiàn)血紅蛋白的排列順序發(fā)生了三處明顯改變,正是這種改變使猛犸象的血液變得“抗凍”?,F(xiàn)存的大象并不具備這種能力,。
這種改變也表現(xiàn)在其他一些生活在北極地區(qū)的物種身上,比如馴鹿和麝香牛,。
科學(xué)家相信,,借助這種遺傳適應(yīng)技術(shù)能夠重建猛犸象身體的其他部分,使其復(fù)活,。
這項研究已經(jīng)持續(xù)7年,,參與其中的英國約克大學(xué)教授米基·霍夫賴特說:“這項研究是運用古老DNA再造滅絕物種的第一次探索,具有重要的進步意義和廣泛的適用性,。”
但是再造出血液蛋白質(zhì)并不意味著能夠重建動物的整個身體,,因為DNA無法保存在化石中?!睹咳锗]報》說,,對于恐龍這類幾百萬年前就已經(jīng)滅絕的物種而言,科學(xué)家也回天乏術(shù),。(生物谷Bioon.com)
生物谷推薦原文出處:
Nature Genetics DOI:10.1038/ng.574
Substitutions in woolly mammoth hemoglobin confer biochemical properties adaptive for cold tolerance
Kevin L Campbell,Jason E E Roberts,Laura N Watson,J?rg Stetefeld,Angela M Sloan,Anthony V Signore,Jesse W Howatt,Jeremy R H Tame,Nadin Rohland,Tong-Jian Shen,Jeremy J Austin,Michael Hofreiter,Chien Ho,Roy E Weber& Alan Cooper
We have genetically retrieved, resurrected and performed detailed structure-function analyses on authentic woolly mammoth hemoglobin to reveal for the first time both the evolutionary origins and the structural underpinnings of a key adaptive physiochemical trait in an extinct species. Hemoglobin binds and carries O2; however, its ability to offload O2 to respiring cells is hampered at low temperatures, as heme deoxygenation is inherently endothermic (that is, hemoglobin-O2 affinity increases as temperature decreases). We identify amino acid substitutions with large phenotypic effect on the chimeric β/δ-globin subunit of mammoth hemoglobin that provide a unique solution to this problem and thereby minimize energetically costly heat loss. This biochemical specialization may have been involved in the exploitation of high-latitude environments by this African-derived elephantid lineage during the Pleistocene period. This powerful new approach to directly analyze the genetic and structural basis of physiological adaptations in an extinct species adds an important new dimension to the study of natural selection.