从“冻干”长毛象中提取3D基因组
斯德哥尔摩大学提供的这张2018年9月5日拍摄的讲义照片显示,在西伯利亚的永久冻土中完整地挖掘出了一块52000年前的猛犸象皮。
(蜘蛛网eeook.com)据法新社(伊萨姆·艾哈迈德):大约52000年前,西伯利亚长毛象的皮被暴露在如此寒冷的条件下,以至于它自发地冷冻干燥,将其DNA片段锁定在适当的位置。
在周四发表在《细胞》杂志上的一项研究中,科学家们报告称,他们利用这一非凡的样本在三维空间重建了动物的基因组,这一突破可能会对已灭绝物种产生重要的新见解,甚至推动使它们复活的努力。
到目前为止,古代DNA标本只发现了短而混乱的片段,严重限制了研究人员可以提取的信息量。
贝勒医学院的遗传学家、合著者Olga Dudchenko告诉法新社:“现在我们表明,至少在某些情况下,不仅仅是这些DNA片段存活下来,而且它们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,对于确定哪些基因在特定组织中是活跃的,揭示脑细胞思考、心脏细胞跳动和免疫细胞对抗疾病的原因至关重要。
长期以来,人们一直认为,由于非常小的颗粒的快速降解,这些信息将不可避免地被历史所遗忘。
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DNA的3D组织保持完整,可以用一种新的分析技术完全重建。
他们的探索使他们找到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发掘。
这种多毛厚皮动物——一种有着独特鲻鱼式发型的雌性动物——是自然死亡还是被人类杀死尚不清楚。然而,据Dudchenko说,早期人类似乎确实剥了她的皮,留下了头部、颈部和左耳周围的组织完好无损。
长毛象肉干
该团队假设,皮肤会冷却和脱水,转变为玻璃状状态,将其分子固定在适当的位置,并保持其染色体的形状,或保持DNA链的线状结构。
基本上,他们发现了一块冻干的猛犸象干。
为了测试牛肉干的弹性,他们对实验室制造和商店购买的牛肉干进行了一系列测试,模拟了古代样品在数千年内可能遇到的那种损伤。
该研究的合著者、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:“我们用霰弹枪射击了它。我们用一辆车碾过了它。休斯顿太空人队的一名前先发投手向它扔了一个快球。”。
牛肉干会碎成小块,有时会像窗户玻璃一样剧烈地碎裂。佩雷斯·埃斯特拉达在一份声明中说:“但在纳米尺度上,染色体是完整的,没有改变。”。
他们研究的一个重要发现表明,猛犸象有28对染色体。这一发现与大象中发现的28对染色体一致,大象是猛犸象的近亲,“但在这项研究之前,这是任何人的猜测,”Dudchenko说。
“化石染色体”
该团队的分析还确定了几个“候选”基因,这些基因可能是导致长毛猛犸象长毛的原因,包括一个负责长而厚的睫毛的基因,以及另一个与稀疏汗腺相关的基因。
贝勒医学院的Erez Lieberman Aiden是该团队的共同负责人,他告诉法新社,虽然研究人员的目标不是让猛犸象回来,但他们收集的信息可用于此类工作。
一个日本团队正在研究克隆猛犸象,而美国的一个团队正致力于创造基因“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”,这意味着从事灭绝研究的科学家现在可以专注于剩下的4%。
该团队现在希望,如果能找到其他类似的“化石染色体”,他们的研究成果将远远超出他们的特殊样本,并在古遗传学中翻开新的篇章。
Dudchenko说,北极永久冻土仍然是一个有前景的地方,在温暖的气候下,古代文明的木乃伊化也可能保存基因组结构。
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