一種新技術(shù)使破譯古人類DNA成本更低,。
圖片來(lái)源：U.S. NAVY
研究者已經(jīng)從5300年前的人類遺骸“冰人奧茨”身上提取了基因組,，還將尼安德特人的DNA進(jìn)行了測(cè)序，至此人們可能會(huì)認(rèn)為已經(jīng)能夠把古人類的整個(gè)遺傳代碼完整地排列出來(lái)了,。但是,，這些研究使用的樣本都是“完美的樣本”，它們基本上深藏于凍結(jié)的土壤,、冰雪或寒冷的洞穴中,，研究者就是從這類樣本中提取的骨骼、牙齒或者毛發(fā),。但更普遍的情況是,，科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)的古人類遺骸埋藏于土壤之中，這些土壤的溫暖程度足以滋生無(wú)數(shù)細(xì)菌，而這些細(xì)菌會(huì)將古人類的DNA清除,，使研究者的分析工作異常艱難,。幸運(yùn)的是，在近日召開的美國(guó)人類遺傳學(xué)協(xié)會(huì)年會(huì)上,，科學(xué)家提出一種新方法,，這種方法專門用于對(duì)古人類DNA樣本進(jìn)行“凈化”。
從古人類樣本（牙齒或者骨骼）中提取的DNA含量通常只占人類DNA總量的不到1%,，并且DNA的長(zhǎng)度非常短,，就連序列也是錯(cuò)亂的，而剩下的則全部都是細(xì)菌性DNA,。盡管科學(xué)家可以測(cè)序這些摻和物,，卻要在測(cè)序儀器前耗費(fèi)大量的時(shí)間，不斷拉近鏡頭找出并排列屬于人類基因的部分,。
此外,，這種測(cè)序工作在大部分情況下非常昂貴。與之對(duì)應(yīng)的是,，研究者通常會(huì)準(zhǔn)備一長(zhǎng)段現(xiàn)代人類的DNA樣本,，這種樣本可以大致與他們感興趣的試驗(yàn)樣本相匹配。之后,，他們將長(zhǎng)段DNA樣本作為“探針”對(duì)試驗(yàn)樣本進(jìn)行過濾（現(xiàn)代人類與古人類的DNA非常相似,，其相似程度足以使得DNA樣本相互吻合）。但是,，這種方法依然非常昂貴,，并且這種以DNA為“探針”的方法只能匹配出古人類的一部分基因組。
加州帕洛阿爾托市斯坦福大學(xué)的一個(gè)小組提出了一種更好的方法,。Meredith Carpenter是一名博士后,，他與實(shí)驗(yàn)室同事Carlos Bustamante發(fā)現(xiàn)了一種新方法，可以合成一段與人類基因組相吻合的RNA序列,。Bustamante說,，這種新方法使得“凈化”工作的成本變得非常經(jīng)濟(jì)，可以將人類全部的基因組都囊括進(jìn)去,，成為新型“探針”?，F(xiàn)有的“探針”制造技術(shù)與之相比，就顯得極為昂貴了,。
Bustamante的團(tuán)隊(duì)估計(jì),，在他們的試驗(yàn)中，每一個(gè)樣本的“凈化”成本只有50美元,。而要想使用原先的技術(shù),，則必須在試驗(yàn)的開始階段先花費(fèi)30萬(wàn)美元制造（用一種標(biāo)準(zhǔn)的方法）一個(gè)包含所有基因組的“探針”,。RNA“探針”擁有一個(gè)化學(xué)基，這個(gè)化學(xué)基可以與特定的珠子相連,。因此,，當(dāng)研究者使用RNA“探針”對(duì)樣本進(jìn)行“凈化”時(shí)，他們可以將非人類的DNA抹去,。最后一步則是使用一個(gè)RNA咀嚼酶將來(lái)自“探針”的RNA抹去,，這樣一來(lái)整個(gè)樣本就只剩下古人類的DNA了。之后,，研究者就可以將它們放到基因組測(cè)序儀器中進(jìn)行測(cè)定了,。
研究者對(duì)這種新型的過濾方法進(jìn)行了測(cè)試，他們選取了數(shù)十個(gè)DNA樣本,，這些樣本包括骨骼,、牙齒以及毛發(fā)，有500年到3500年的歷史,。測(cè)試后發(fā)現(xiàn),，研究者可以在相同時(shí)間內(nèi)收集到較原方法多2到13倍的人類基因序列。此外,，通過這種高效率的篩選方法,，研究者還從已有的樣本中發(fā)現(xiàn)了新的訊息。例如,，以前他們只能說一個(gè)距今2500多年的來(lái)自保加利亞的銅器時(shí)代牙齒屬于歐洲人,，但現(xiàn)在他們能讀出更詳細(xì)的DNA序列信息，進(jìn)而指出其種族本源是歐洲中南部,。該團(tuán)隊(duì)還能確定500多年前的秘魯木乃伊沒有歐洲血統(tǒng)，正如西班牙探險(xiǎn)家所說的那樣,。
這種新方法將“大幅度提高進(jìn)行全基因測(cè)序的樣本數(shù)”,，Bustamante在一次會(huì)議發(fā)言中說。該研究近日在線發(fā)表于《美國(guó)人類遺傳學(xué)雜志》上,。他和同事目前正將該方法運(yùn)用于古代狗DNA上,，以闡明狗的馴化過程。他們還認(rèn)為,，對(duì)于經(jīng)常處理被細(xì)菌污染的人類DNA樣本的現(xiàn)代法醫(yī)科學(xué)家,，以及需要從樣本中去除人類DNA污染物的微生物基因組學(xué)研究人員而言，該方法遲早派得上用場(chǎng),。
該論文的合著者,、哥本哈根市丹麥自然歷史博物館古DNA研究學(xué)者Eske Willerslev補(bǔ)充道：“我們已經(jīng)嘗試過的很多其他改進(jìn)方法，并不適用于退化的DNA,?！?
該方法“令人尤為興奮并非常有趣”,，研究尼安德特人基因組的哈佛大學(xué)遺傳學(xué)家David Reich說。他指出,，有一些尼安德特人樣本有足夠的DNA可供測(cè)序,，但并不值得高昂的經(jīng)濟(jì)投入，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)被細(xì)菌重度污染,?！拔艺J(rèn)為，該方法能否成為運(yùn)用全基因組測(cè)序手段,，研究這些難度很大卻極其重要的古DNA樣本的手段仍有待觀察,。但我想這在未來(lái)是可能發(fā)生的?！盧eich說,。
加拿大麥克馬斯特大學(xué)進(jìn)化遺傳學(xué)家Hendrik Poinar正在專攻一種類似的方法，以增進(jìn)滅絕動(dòng)物DNA的價(jià)值,。他說,，還有一些問題需要解決，例如,，這一技術(shù)的靈敏度如何,。但是，對(duì)于研究古代人類和動(dòng)物而非一些罕見的樣本而言,，該方法將起到非常重要的作用,。“這是個(gè)好東西,，有助于推動(dòng)古DNA研究向族群層次發(fā)展,。”Poinar說,。（段歆涔）
