消除猛獁象的滅絕向前邁出了一大步:科學家從一種生活在 4 萬年前的生物中提取了 RNA,這可能使他們能夠復活消失的物種
一項新的研究顯示,世界上最古老的 RNA(一種存在於所有活細胞中的必需 DNA)已從已滅絕的猛獁像中提取出來。
瑞典和丹麥的研究人員首次成功從 13 英尺長的冰河時代怪物身上分離出 RNA 分子並進行測序。
它們代表了迄今為止發現的最古老的 RNA 序列,來自近 4 萬年前保存在西伯利亞永久凍土中的猛獁象組織。
核糖核酸 (RNA) 是一種重要分子,在細胞中發揮多種作用,從傳遞構建蛋白質的指令到調節基因。
專家認為,他們的發現可能有助於使滅絕的動物復活——不僅是猛獁象,還有渡渡鳥和塔斯馬尼亞虎。
研究作者、哥本哈根環球研究所的埃米利奧·馬爾莫爾博士告訴《每日郵報》:“我們的方法和結果實際上可以幫助‘消除’一些標誌性動物的努力。”
[科學家]需要對這些滅絕物種的生物學有更全面的了解——也就是說,不僅要了解哪些基因或它們在基因組中的位置以及這些基因與其現代現存親屬之間的突變差異,還要了解這些基因如何表達、調節和動態發揮作用。
“這是 DNA 無法告訴我們的東西,但對 RNA 來說卻是必不可少的。”
研究人員能夠識別幼年猛獁象絲蘭的冷凍肌肉遺骸中的組織特異性基因表達模式(如圖)。
猛獁像是一種類似大象的動物,大約 60 萬年前在歐亞大陸的北極半島進化而來。大約 4000 年前,埃及吉薩金字塔建成後,最後的猛獁象滅絕了。
猛獁像是大象的親戚,是有史以來最著名的滅絕生物之一,通常被描繪成具有高度彎曲的象牙和厚重的羊毛皮毛。
這些大型哺乳動物長約 13 英尺(四米),重約六噸,在最後一個冰河時期廣泛分佈於北歐、亞洲和北美。
該物種(Mammuthus primigenius)是現存猛獁象系列中最後一批猛獁象物種之一,大約在 4,000 年前滅絕。
猛獁象與早期人類共存,人類捕獵它們作為食物,並用它們的骨頭和象牙製造武器和藝術品。
然而,它們滅絕的原因尚不確定,圍繞人類狩獵和極端氣候變化的作用存在激烈爭論。
多年來,科學家們一直在提取和解碼猛獁象 DNA,以拼湊出它們的基因組和進化歷史。
然而,RNA(指示哪些基因活躍的分子)迄今為止仍然難以捉摸。
在這項研究中,研究小組對更新世晚期“保存得異常完好”的 10 頭猛獁象冰凍遺骸進行了採樣,其中一頭(“絲蘭”)已有 39,000 年的歷史。
絲蘭的一條腿,在去除皮膚後,腿的下半部分保存完好,這使得古老的 RNA 分子得以恢復
科學家們獲取了從西伯利亞永久凍土中出土的保存異常完好的猛獁象組織,其中仍然含有隨著時間的推移而凍結的RNA分子。
儘管分析的所有 10 個組織樣本均來自猛獁象,但其中只有 3 個揭示了可以“自信地認定為猛獁象起源”的 RNA 序列。
馬爾莫爾博士告訴《每日郵報》:“因為這些猛獁像已經被埋在永久凍土層中數千年了,當我們發現它們時,它們也攜帶著各種環境污染。”
“這些細菌大多是在完全冷凍之前在腐爛的屍體上生長的細菌,或者是在屍體被回收後最近受到的污染,主要是處理樣本的人的人類 DNA 和 RNA 污染。”
有趣的是,研究人員成功地在絲蘭樣本中找到了構建蛋白質的 RNA 分子,代表了有史以來最古老的 RNA 測序。
當絲蘭還活著時,這些 RNA 分子編碼的蛋白質在肌肉收縮和壓力下調節新陳代謝方面具有關鍵功能。
研究小組還發現有跡象表明,年輕的猛獁象絲蘭在死亡前遭受了細胞應激,這可能是由於受到掠食者(可能是穴獅)的攻擊。
在樣本中,他們還發現了調節基因活性的 RNA 分子,稱為 microRNA——這也是第一次實現這一目標。
Marmol 博士告訴《每日郵報》:“這些 microRNA 對科學來說是全新的,可能只在猛獁像中表達,或者最多在現代大像中表達,儘管我們沒有發現它們存在於現代大象組織中的證據。”
猛獁像頭骨部分的皮膚和耳朵,產生古代 RNA 序列。該皮膚於 2018 年在西伯利亞印迪吉爾卡河附近的白山地區發現。
猛獁像是大象的近親,是有史以來最著名的滅絕生物之一。它通常被描繪成具有高度彎曲的象牙和厚重的羊毛外套(檔案照片)
“關於現代大象 microRNA 的數據並不多,所以它們可能作為功能單元存在,但我們還不知道。”
結果發表在期刊上 細胞它揭示了“RNA 分子在很長的時間尺度上持續存在的潛力”——比之前想像的要長得多。
未來,或許還可以對冰河時代遺跡中保存的RNA病毒(例如流感病毒和冠狀病毒)進行測序。
未來,研究人員希望將史前RNA與DNA、蛋白質和其他保存下來的生物分子結合起來進行研究。
這位學者補充道:“此類研究可以從根本上重塑我們對滅絕的巨型動物以及其他物種的理解,揭示迄今為止一直被凍結的生物學的許多隱藏層。”