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科學(xué)家首次對(duì)14300年前的“木乃伊狗”進(jìn)行RNA測(cè)序

2019/9/4 9:37:29 來源:新浪科技 作者:任天 責(zé)編:騎士

北京時(shí)間9月4日消息,一只屬于古代西伯利亞人的“木乃伊狗”幼崽或許將帶來現(xiàn)代科技的重大突破??茖W(xué)家在西伯利亞的永久凍土層中發(fā)現(xiàn)了這只古老的動(dòng)物,它的年齡據(jù)估計(jì)已有14300歲。

通過對(duì)部分組織的RNA(核糖核酸)測(cè)序,科學(xué)家懷疑這只更新世的犬科動(dòng)物已經(jīng)被馴化。對(duì)年代久遠(yuǎn)的動(dòng)物進(jìn)行RNA測(cè)序相當(dāng)罕見。通常而言,DNA(脫氧核糖核酸)相當(dāng)于基因編碼的硬拷貝,如果條件合適,可以保存數(shù)千年,而RNA的壽命較短,只能作為基因的工作副本。

科學(xué)家懷疑這只更新世的犬科動(dòng)物已經(jīng)被馴化

DNA分析可以揭示一個(gè)物種擁有什么樣的基因,而RNA則解釋了哪些基因在工作,哪些基因是沉默的??茖W(xué)家認(rèn)為,這只保存完好的動(dòng)物要么是一只幼狼,要么是狼和狗的雜交后代,而且很有可能是家養(yǎng)的。

據(jù)推測(cè),這只“木乃伊狗”的主人可能是古代西伯利亞的猛犸象獵人。四年前,人們?cè)诙砹_斯薩哈共和國的瑟阿拉赫河一處陡峭的河岸上發(fā)現(xiàn)了這只動(dòng)物,與它一起被發(fā)現(xiàn)的還有同一物種的另一只幼獸。之后,這兩具遺體被送往薩哈共和國的首都雅庫茨克進(jìn)行尸檢。一段視頻顯示,檢查之前,人們小心地將它們身上包裹著的數(shù)千年的泥土沖掉。

DNA編碼基因的硬拷貝,如果條件合適,可以存活數(shù)千年,但RNA的壽命較短,只能作為基因的工作副本。

當(dāng)時(shí),韓國克隆專家黃禹錫試圖提取細(xì)胞樣本,讓這個(gè)物種復(fù)活,但沒有成功。然而,丹麥哥本哈根大學(xué)的奧利弗·史密斯(Oliver Smith)博士和同事們另辟蹊徑,選擇分析這只史前動(dòng)物的肝臟、軟骨和肌肉組織中的RNA,并取得了成功。

研究結(jié)果表明,從幼犬的肝臟組織中提取的RNA序列確實(shí)能夠代表這種動(dòng)物的RNA,許多肝臟特異性的轉(zhuǎn)錄信息與來自狼和狗的更現(xiàn)代的樣本相匹配。這只“木乃伊狗”的轉(zhuǎn)錄組是迄今為止測(cè)序的最古老的RNA,比次古老的犬科動(dòng)物轉(zhuǎn)錄組至少早了1.3萬年。

DNA分析揭示了一個(gè)物種擁有什么樣的基因,而RNA則解釋了哪些基因在工作,哪些基因是沉默的

“古DNA研究人員以往不愿意嘗試對(duì)古RNA進(jìn)行測(cè)序,因?yàn)镽NA通常比DNA更不穩(wěn)定,更容易被酶降解,”史密斯博士說,“然而,在我們最近成功對(duì)古代植物材料中的RNA進(jìn)行測(cè)序之后,我們推測(cè),保存完好的動(dòng)物標(biāo)本,特別是冷凍在永久凍土層中的標(biāo)本,很可能保留了足夠的材料來進(jìn)行測(cè)序?!?/p>

令研究人員興奮的是,他們不僅發(fā)現(xiàn)了來自不同組織的RNA,而且在某些情況下,這些遺傳信號(hào)如此強(qiáng)烈,以至于可以用一種生物學(xué)意義上的方式來區(qū)分不同組織。

“我們知道RNA在DNA和蛋白質(zhì)之間起著中介作用,后兩種物質(zhì)都更穩(wěn)定,人們可能會(huì)問,‘那又怎樣?’”奧利弗·史密斯解釋道,“但我們認(rèn)為,未來對(duì)古代RNA的研究有很大的潛力。例如,目前許多與臨床最相關(guān)的病毒都有RNA基因組,而RNA階段對(duì)于理解基因調(diào)控的復(fù)雜性往往至關(guān)重要。”

在討論推動(dòng)演化的環(huán)境壓力和不同病毒株時(shí),古RNA的研究可能會(huì)帶來意想不到的科學(xué)突破。研究人員的詳細(xì)結(jié)果發(fā)表在近期的《公共科學(xué)圖書館·生物學(xué)》(PLOS Biology)雜志上。

我們能讓猛犸象復(fù)活嗎?

雄性猛犸象大約有3.5米高,雌性略小。它們彎曲的象牙長達(dá)5米,下腹部有一層1米長的蓬松毛發(fā)。較小的耳朵和短尾巴可以防止重要的身體熱量流失。

猛犸象的象鼻末端具有獨(dú)特的指狀突起,能幫助它們拔下草葉、樹枝和其他植物部分。猛犸象的名字(mammoth)來源于俄語中的“mammut”,意思是“地鼠”,因?yàn)楣湃苏J(rèn)為這些動(dòng)物生活在地下,接觸到光就會(huì)死亡——猛犸象被發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)死亡,半埋著地下。

最廣泛使用的基因編輯技術(shù)被稱為CRISPR/Cas9,利用這項(xiàng)技術(shù),科學(xué)家或許可以將保存下來的猛犸象DNA剪切粘貼到亞洲象身上,從而創(chuàng)造出猛犸象與亞洲象的雜交后代

猛犸象的骨骸曾經(jīng)被認(rèn)為屬于已經(jīng)滅絕的巨人種族。猛犸象和現(xiàn)代大象的關(guān)系密切,有99.4%的基因相同。這兩個(gè)物種在600萬年前各自走上了不同的演化道路,與此同時(shí),人類和黑猩猩也分道揚(yáng)鑣。

猛犸象與早期人類共同生活了一段時(shí)間,并成為早期人類的獵物。人們用它們的骨頭和獠牙制造出各種武器和藝術(shù)品。

由于革命性的基因編輯技術(shù),猛犸象的“復(fù)活”已經(jīng)成為有了現(xiàn)實(shí)的可能性??茖W(xué)家可以提取出在西伯利亞冰封了數(shù)千年的猛犸象DNA,然后利用基因編輯技術(shù)進(jìn)行精確的選擇和插入。目前最廣泛使用的基因編輯技術(shù)被稱為CRISPR/Cas9,自2012年誕生以來,它已經(jīng)改變了基因工程的面貌。

該系統(tǒng)允許科學(xué)家以前所未有的精確度對(duì)DNA鏈進(jìn)行“剪切和粘貼”操作。利用這項(xiàng)技術(shù),科學(xué)家或許可以將保存下來的猛犸象DNA剪切粘貼到亞洲象身上,從而創(chuàng)造出猛犸象與亞洲象的雜交后代。

猛犸象在歐洲和北美冰冷的苔原上游蕩了14萬年,消失于更新世末期,即1萬年前。它們的遺體通常不是石化的,而是冷凍保存在永久凍土層中,因此成為科學(xué)家研究最充分的史前動(dòng)物之一。

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