从“冻干”猛犸象中提取的三维基因组

Josiah01

　　大约 52,000 年前，西伯利亚猛犸象的皮毛暴露在极寒的环境中，自发冻干，将其 DNA 片段锁定在适当位置。
　　在周四发表在《细胞》杂志上的一项研究中，科学家报告说，他们利用这一非凡的样本在三维空间中重建了这种动物的基因组——这一突破可能会为灭绝物种提供重要的新见解，甚至促进让它们复活的努力。
　　到目前为止，人们发现的古代 DNA 样本都是短而杂乱的片段，这严重限制了研究人员能够提取的信息量。
　　这项研究的共同作者、贝勒医学院遗传学家奥尔加·杜琴科 (Olga Dudchenko) 告诉法新社：“现在我们证明，至少在某些情况下，不仅仅是 DNA 片段能够存活下来，而且它们还能以保留原始排列的方式存活下来。”
　　了解生物体基因组的 3D 结构（即其完整的 DNA 集合）对于识别哪些基因在特定组织中活跃至关重要，从而揭示脑细胞思考、心脏细胞跳动以及免疫细胞抵抗疾病的原因。
　　人们长期以来认为，由于极小颗粒的快速降解，这些信息将不可避免地在历史中消失。
　　但大约十年前，一个国际科学家团队开始寻找一个古代样本，其中的 DNA 三维结构仍然完整，因此可以用一种新的分析技术对其进行完全重建。
　　他们的探索使他们发现了一个保存完好的猛犸象样本，该样本于 2018 年在西伯利亚东北部出土。
　　目前尚不清楚这只毛发浓密的厚皮动物（雌性，留着独特的鲻鱼发型）是自然死亡还是被人类杀死。不过，杜琴科表示，早期人类确实剥了它的皮，但头部、颈部和左耳周围的组织完好无损。
　　猛犸象肉干
　　研究小组假设，皮肤冷却并脱水，转变为玻璃状状态，将分子固定在适当位置，并保持染色体的形状，或保持 DNA 链的线状结构。
　　本质上，他们发现了一块冷冻干燥的猛犸象肉干。
　　为了测试肉干的弹性，他们对实验室制造的和商店购买的牛肉干进行了一系列测试，模拟古代样本在数千年内可能遭遇的损坏类型。
　　“我们用猎枪射击了它。我们用汽车碾过它。我们让休斯顿太空人队的前先发投手向它投掷快球，”这项研究的共同作者、贝勒医学院和莱斯大学的研究员辛西娅·佩雷斯·埃斯特拉达说。
　　肉干有时会碎成小块，碎得像窗户玻璃一样剧烈。“但在纳米尺度上，染色体是完整的，没有变化，”佩雷斯·埃斯特拉达在一份声明中说。
　　他们研究的一项重要发现是，猛犸象有 28 对染色体。这一发现与猛犸象现存最亲近的亲属大象的 28 对染色体相符，“但在这项研究之前，这只能是猜测，”杜琴科说​​。
　　“化石染色体”
　　研究小组的分析还发现了几个可能决定猛犸象长毛的“候选”基因，包括一个决定长而浓密的睫毛的基因，以及另一个与稀疏汗腺有关的基因。
　　研究小组共同负责人、贝勒医学院的埃雷兹·利伯曼·艾登 (Erez Lieberman Aiden) 告诉法新社，虽然研究人员的目标不是让猛犸象复活，但他们收集到的信息可以用于此类努力。
　　一个日本研究小组正在研究克隆猛犸象，而一个美国研究小组则致力于培育基因“猛犸象化”的大象。
　　艾登说，在皮肤内，“96% 的基因基本上处于与大象相同的活动状态”，这意味着致力于复活灭绝物种的科学家现在可以专注于剩下的 4%。
　　研究小组现在希望，如果能够找到其他这样的“化石染色体”，他们的研究成果将远远超出他们的特殊样本，并开启古遗传学的新篇章。
　　杜琴科表示，北极永久冻土仍是一个很有希望的寻找地点，而且气候较温暖地区的古代文明的木乃伊也有可能保存基因组结构。