據英媒11月15日報道,瑞典與丹麥研究人員最新研究顯示,他們已從已滅絕的猛犸象體內成功提取出世界上最古老的核糖核酸(RNA)。這種重要核酸存在于所有活體細胞中。
研究團隊首次從4米高的冰河時期巨獸體內成功分離并測序了RNA分子。這些來自西伯利亞永久凍土層中保存近四萬年的猛犸象組織樣本,代表了迄今復原的最古老RNA序列。
作為細胞中執行多種功能的關鍵分子,RNA不僅承擔傳遞蛋白質合成指令的任務,還參與基因調控過程。
專家認為,該研究成果將推動猛犸象、渡渡鳥和塔斯馬尼亞虎等滅絕生物的復活計劃。哥本哈根全球研究所的研究報告作者埃米利奧·馬爾莫爾博士向媒體表示:“我們的方法與成果確實能為‘滅絕生物復活’計劃提供重要參考。”
“科學家需要更全面地掌握這些滅絕物種的生物學信息——不僅要了解基因在基因組中的位置及其與現代近親物種的突變差異,還需明確這些基因的表達方式、調控機制及動態功能。這些是DNA無法獨立揭示,而必須依賴RNA解析的關鍵信息。”
長毛猛犸象是類似大象的動物,約60萬年前演化于歐亞大陸的北極半島。最后一批猛毛猛犸象約在4000年前滅絕,那時埃及吉薩金字塔群已建成。
作為大象的近親,長毛猛犸象是有史以來最著名的滅絕生物之一,通常被描繪成擁有彎曲長牙和厚重毛發的外形。
這種巨型哺乳動物站立時高約4米,重約6噸,在末次冰河時期廣泛分布于北歐、亞洲和北美地區。
作為猛犸物種譜系中最后存活的種類之一,毛猛犸約在4000年前走向滅絕。長毛猛犸象曾與早期人類共存,人類捕食它們作為食物,并用其骨骼和象牙制造武器與藝術品。
然而其滅絕原因尚未定論,學界就人類狩獵與劇烈氣候變化所起的作用存在激烈爭論。
多年來,科學家持續提取并解碼猛犸象DNA,以拼湊其基因組與演化歷史。而能顯示基因活性的RNA分子始終難以獲取——直至此次突破。
研究中,團隊對10具末次冰期長毛猛犸象的“異常完好”冷凍遺骸進行采樣,其中最古老的“尤卡”標本距今3.9萬年。
尤卡的一條腿部標本,展示去皮后下肢部位的完好保存狀態,這使得古代RNA分子得以成功提取
RNA(核糖核酸)是對大多數生物功能至關重要的分子。
作為存在于所有活細胞中的核酸,RNA與DNA具有結構相似性。
RNA分子在細胞代謝中扮演著關鍵多元的角色,從攜帶編碼信息到生成功能蛋白,從調控基因表達到促進蛋白質組裝。
但與著名的雙螺旋結構DNA不同,RNA通常以單鏈形式存在。
盡管分析的10份組織樣本均來自猛犸象,但其中僅有三份檢測出的RNA序列可“明確判定源自猛犸象”。
馬爾莫爾博士向媒體解釋:“由于這些猛犸象在永久凍土中埋藏數千年,當我們發掘時它們已攜帶各種環境污染物。這主要來自尸體完全凍結前滋生的細菌,也包括發掘后的現代污染——主要是處理樣本人員留下的人類DNA和RNA污染。”
令人振奮的是,研究人員成功在“尤卡”樣本中發現了構建蛋白質的RNA分子——這是迄今為止測序獲得的最古老RNA。
當“尤卡”存活時,這些RNA分子編碼的蛋白質曾在肌肉收縮和應激代謝調節中發揮關鍵作用。
研究團隊還發現跡象表明,這頭幼年猛犸象在死亡前曾遭受細胞應激反應,很可能源于被洞獅等捕食者攻擊。
研究人員同時在樣本中發現了調控基因活性的微RNA分子——這同樣是科學界首次實現此類發現。
馬爾莫爾博士向媒體表示:“這些微RNA對科學界而言完全未知,可能僅存在于猛犸象體內,最多延伸至現代大象。不過我們尚未在現代大象組織中找到其表達證據。”
提供古代RNA測序樣本的猛犸象頭骨皮膚與耳朵部位。該皮膚樣本于2018在西伯利亞因迪吉爾卡河附近的貝拉亞戈拉被發現
“目前關于現代大象微RNA的數據有限,這些功能單元或許確實存在,只是我們尚未掌握相關證據。”
發表于《細胞》期刊的研究成果揭示了“RNA分子在漫長時間尺度中持續存在的潛力”——其存續時間遠超此前認知。
未來科學家或許還能對冰河時期遺骸中保存的流感病毒、冠狀病毒等RNA病毒進行測序。研究人員希望未來能開展結合史前RNA與DNA、蛋白質及其他保存生物分子的綜合研究。
學者補充道:“此類研究或將從根本上重塑我們對已滅絕巨型動物及其他物種的認知,揭示那些被時光凍結至今的生物學隱藏層面。”
(原文標題:De-extinction of the woolly mammoth takes a MAJOR step forward: Scientists extract the RNA from a creature that lived 40,000 years ago - and it could allow them to resurrect the lost species)
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