2024-07-17 07:55来源:本站编辑
研究人员在一具保存在西伯利亚永久冻土层的52000年前的长毛象尸体的皮肤中发现了染色体化石,以前所未有的细节重建了长毛象的遗传密码。
这头猛犸象浓密的鬃毛让研究人员以克里斯·沃德尔(Chris Waddle)的名字为其命名,克里斯·沃德尔是前英格兰足球运动员。它在死亡后被冷冻干燥,这一过程保留了动物皮肤中染色体的3D结构。
有了古老的遗传物质,科学家们能够组装猛犸象的基因组,确定它有28对染色体,并看到基因的开启或关闭,这些细节对于理解猛犸象意味着什么至关重要。
休斯顿贝勒医学院(Baylor College of Medicine)基因组结构中心(Center for Genome Architecture)主任埃雷兹·利伯曼·艾登(Erez Lieberman Aiden)教授表示,这些样本是“一种新型化石”,“在很长一段时间内保存了生物分子”,包含的信息远远超过之前研究过的化石。
同样来自贝勒大学的奥尔加·杜琴科博士说,染色体化石的发现是一个“游戏规则的改变者”,因为知道了生物体染色体的形状,就有可能组装出一种灭绝生物的整个DNA序列,从而为了解它们的生物学提供了以前无法达到的见解。
国际研究小组在5年的时间里测试了数十个样本,然后用2018年在西伯利亚北部挖掘的一头猛犸象耳后的一块皮肤发现了黄金。他们认为,动物的皮肤在死后不久就会自动冻干,通过与制作牛肉干类似的过程保存组织。
当科学家们发现这头猛犸象令人印象深刻的鬃毛时,他们将其命名为克里斯·沃德尔。杜琴科说:“目前还不清楚这只猛犸象生前的发型是否完全相同。”“后来发现这头猛犸象是雌性的。”
对皮肤的分析显示,猛犸象染色体的3D结构在变成坚固的玻璃状材料后,被保存在脱水的细胞中。研究人员在《细胞》杂志上写道,这些被标记为色玻璃的化石样本一旦形成,就可以保存数百万年。在一系列不同寻常的测试中,研究人员表明,DNA可以在被汽车碾过、被棒球击中或被霰弹枪击中的组织中存活。
到目前为止,从灭绝物种中恢复的古代DNA是高度碎片化的。这些片段使科学家们能够发现灭绝动物与其现存近亲之间的小规模遗传差异,但仅此而已。相比之下,新的样本包含了数亿个密码字母,揭示了基因组的大规模结构。
除了能够组装猛犸象的基因组并计算其染色体外,科学家们还发现细胞内染色体的排列显示了哪些基因被激活,包括与长毛性和耐寒性相关的基因。
这项研究推动了恢复猛犸象的计划,研究人员希望通过重写亚洲象的基因组来匹配猛犸象的基因组来实现这一壮举。“这足以让物种灭绝吗?”可能不会,”巴塞罗那国家基因组分析中心的马克·马蒂-雷姆教授说。“如果有人想把一头现代大象变成猛犸象,还有很多工作要做。这是朝这个方向迈出的一步。”
研究人员希望在其他灭绝的动物和埃及木乃伊中找到更多的化石染色体,其中许多可能已经存在于博物馆收藏中。
自然历史博物馆的猛犸象专家阿德里安·利斯特教授没有参与这项研究,他称这项研究“令人惊讶”。
他说:“到目前为止,古代DNA研究一直依赖于从古代组织中提取的小片段DNA‘汤’。”“就这具保存在北极永久冻土中的猛犸象尸体而言,研究人员已经能够找回完整的染色体及其DNA,以及对其功能至关重要的染色质蛋白。”
他补充说:“这项新工作为探索灭绝物种的生物学开辟了新的可能性。这种特殊的保存可能会在比51000年前的猛犸象更古老的化石中发现,可以追溯到200万年前,这为研究更古老的灭绝物种的生物学以及它们与现存近亲的关系和差异提供了可能性。”