丹麥和美國的科學(xué)家近日利用來自俄羅斯凍土帶的十頭猛犸(Mammuthus primigenius)毛發(fā)標(biāo)本,，成功拼湊出了猛犸的線粒體DNA序列。這一成果顯示了毛發(fā)驚人的抗降解能力,，以及它在獲得遠(yuǎn)古DNA片斷方面出人意料的有用性。相關(guān)論文發(fā)表在9月28日的《科學(xué)》雜志上,。
領(lǐng)導(dǎo)最新研究的是丹麥哥本哈根大學(xué)的Tom Gilbert以及美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的Webb Miller和Stephan Schuster,。 研究組從10頭西伯利亞出土的猛犸象身上獲得了毛發(fā)標(biāo)本， 這些猛犸象的死亡時(shí)間從1.2萬年到5萬年前,，跨度達(dá)3.8萬年,。在這以前，學(xué)界僅出版過七種已滅絕動物的線粒體基因組：四種鳥類,、兩種猛犸象,、一種乳齒象。用于研究的猛犸象毛發(fā)樣本中,，最早的已經(jīng)有5萬年歷史了,。其中一個(gè)樣本來自1799年發(fā)現(xiàn)的“亞當(dāng)斯猛犸象”，它是植物學(xué)家邁克爾-亞當(dāng)斯于1804-1806年間從永凍土中挖出來的,，這頭猛犸象大約在3.6萬年前死亡,。亞當(dāng)斯猛犸象從永凍土中挖出來以后在一家俄羅斯博物館已經(jīng)室溫保存200年，研究組僅靠從其身上獲取的0.2克毛發(fā)樣本就完成了完整的線粒體DNA分析,。 研究小組從現(xiàn)已滅絕的西伯利亞猛犸毛發(fā)中萃取了DNA,，利用“獵槍”（shotgun）技術(shù)（即先將DNA標(biāo)本破壞成碎片，然后利用計(jì)算機(jī)程序使其重新聚合）,。
早在2005年,，就有科學(xué)家對猛犸進(jìn)行過基因測序。不過,，此次針對十個(gè)個(gè)體的測序規(guī)模要更大,，它令已經(jīng)測定線粒體基因組的滅絕動物的數(shù)量增加了一倍多，大大豐富了滅絕動物的遺傳數(shù)據(jù)庫,。
通常情況下,，毛發(fā)沒有骨骼保存得完好。所以一般認(rèn)為,，經(jīng)過長期的歷史演變后,，毛發(fā)中的DNA已經(jīng)喪失殆盡。而此次研究給出了相反的證據(jù),。實(shí)驗(yàn)所用毛發(fā)中的DNA降解速率比人們想的要慢得多,，與遠(yuǎn)古骨DNA1.7%的有害降解速率相比，這些毛發(fā)DNA的有害降解速率只有0.24%,，研究人員表示,，這可能是由毛發(fā)水含量較低造成的,。 對于為什么從毛發(fā)中而不是傳統(tǒng)的骨骼或肌肉中獲取已滅絕動物的遺傳物質(zhì)，Schuster解釋說：“骨骼和肌肉中的DNA容易破碎,、降解,，并被其它來源的遺傳物質(zhì)(如來自微生物的)所污染，從而大大降低其科研價(jià)值,，僅在極特殊的保存條件下才有可能獲得可恢復(fù)且未被污染的DNA,，并且利用從骨骼或肌肉獲得的DNA分析工作量往往很大，進(jìn)展漫長,，有的單項(xiàng)研究就要花費(fèi)6年時(shí)間,。而我們從毛發(fā)中獲得DNA后，僅用了五分鐘就完成了整個(gè)線粒體基因組的測序”,。
這種通過毛發(fā)獲得已滅絕動物遺傳物質(zhì)的新方法還可幫助研究人員研究其它已滅絕物種的基因以及來自不同種群的幾個(gè)動物的遺傳學(xué)關(guān)系,。Schuster 表示，我們準(zhǔn)備用毛發(fā)及其它含角蛋白的身體部分(如指甲,、角),，來破解已滅絕古生物的秘密，并進(jìn)一步科學(xué)地推測出它們是怎樣滅絕的,。
另外,，如果此次實(shí)驗(yàn)所用技術(shù)能夠同樣應(yīng)用于毛皮、羽毛等標(biāo)本,，那么動物學(xué)家將能夠借此描繪出滅絕物種更為精確的族譜圖,。Miller和同事指出，標(biāo)本中的DNA看起來在常溫下仍然能夠存在,，這為展開相關(guān)的研究提供了便利,。
這項(xiàng)研究還可能引發(fā)古基因?qū)W(paleogenomics)領(lǐng)域的突破。一直以來,，在對古生物進(jìn)行DNA測序時(shí)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)就是很難找到未損壞和未污染的古生物的遺傳物質(zhì)以及能夠產(chǎn)生足夠長且精確的基因測序技術(shù),。而現(xiàn)在，利用發(fā)現(xiàn)的這種高效獲取古生物遺傳物質(zhì)的新途徑和成熟的454測序法,，古生物研究將進(jìn)入真正的古基因?qū)W分析時(shí)代,。Schuster 表達(dá)了他對古基因?qū)W前景的期盼：“我們希望有機(jī)會可以對查爾斯-達(dá)爾文, 等大師所收集的已滅絕物種的標(biāo)本進(jìn)行古基因?qū)W分析，我們甚至可以預(yù)測,，在不久的將來，世界各地的博物館將為已滅絕的物種加上基因組的分析說明”,。
