一種新技術(shù)使破譯古人類DNA成本更低。
圖片來源：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進行了測序,，至此人們可能會認為已經(jīng)能夠把古人類的整個遺傳代碼完整地排列出來了,。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數(shù)細菌,，而這些細菌會將古人類的DNA清除,，使研究者的分析工作異常艱難。幸運的是,，在近日召開的美國人類遺傳學(xué)協(xié)會年會上,，科學(xué)家提出一種新方法，這種方法專門用于對古人類DNA樣本進行“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的長度非常短,，就連序列也是錯亂的，而剩下的則全部都是細菌性DNA,。盡管科學(xué)家可以測序這些摻和物，卻要在測序儀器前耗費大量的時間,，不斷拉近鏡頭找出并排列屬于人類基因的部分,。
此外，這種測序工作在大部分情況下非常昂貴,。與之對應(yīng)的是,，研究者通常會準(zhǔn)備一長段現(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樣本相匹配,。之后,，他們將長段DNA樣本作為“探針”對試驗樣本進行過濾（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)的一個小組提出了一種更好的方法,。Meredith Carpenter是一名博士后，他與實驗室同事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,，可以將人類全部的基因組都囊括進去,，成為新型“探針”。現(xiàn)有的“探針”制造技術(shù)與之相比,，就顯得極為昂貴了,。
Bustamante的團隊估計，在他們的試驗中,，每一個樣本的“凈化”成本只有50美元,。而要想使用原先的技術(shù)，則必須在試驗的開始階段先花費30萬美元制造（用一種標(biāo)準(zhǔn)的方法）一個包含所有基因組的“探針”,。RNA“探針”擁有一個化學(xué)基,，這個化學(xué)基可以與特定的珠子相連。因此,，當(dāng)研究者使用RNA“探針”對樣本進行“凈化”時,，他們可以將非人類的DNA抹去。最后一步則是使用一個RNA咀嚼酶將來自“探針”的RNA抹去,，這樣一來整個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序儀器中進行測定了。
研究者對這種新型的過濾方法進行了測試,，他們選取了數(shù)十個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,。測試后發(fā)現(xiàn)，研究者可以在相同時間內(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距今2500多年的來自保加利亞的銅器時代牙齒屬于歐洲人，但現(xiàn)在他們能讀出更詳細的DNA序列信息,，進而指出其種族本源是歐洲中南部,。該團隊還能確定500多年前的秘魯木乃伊沒有歐洲血統(tǒng)，正如西班牙探險家所說的那樣,。
這種新方法將“大幅度提高進行全基因測序的樣本數(shù)”,，Bustamante在一次會議發(fā)言中說。該研究近日在線發(fā)表于《美國人類遺傳學(xué)雜志》上,。他和同事目前正將該方法運用于古代狗DNA上,，以闡明狗的馴化過程。他們還認為,，對于經(jīng)常處理被細菌污染的人類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,。
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補充道：“我們已經(jīng)嘗試過的很多其他改進方法，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可供測序，但并不值得高昂的經(jīng)濟投入,，因為它們已經(jīng)被細菌重度污染,。“我認為,，該方法能否成為運用全基因組測序手段,，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,。但我想這在未來是可能發(fā)生的?！盧eich說,。
加拿大麥克馬斯特大學(xué)進化遺傳學(xué)家Hendrik Poinar正在專攻一種類似的方法，以增進滅絕動物DNA的價值,。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,，對于研究古代人類和動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,?！斑@是個好東西，有助于推動古DNA研究向族群層次發(fā)展,?！盤oinar說。（段歆涔）
