科學家已經從西伯利亞永久凍土中發現的超過一百萬年的猛獁象化石中找到了DNA。這種DNA是迄今為止發現的最古老的基因組證據,它闡明瞭長毛猛獁象和哥倫比亞猛獁象的進化史。它還提出了從包括人類家族已滅絕成員在內的其他遠古生物中恢復DNA的前景。
自從1984年從最近滅絕的斑馬亞種quagga中恢復出兩個短的DNA序列以來,研究人員一直致力於從更古老的屍體中獲取更多的DNA。古代DNA提取和測序方法的進步最終揭示了更深層次生物的基因組,包括洞穴熊和尼安德特人。
2013年,研究人員宣佈他們從一塊70萬年前的馬化石中提取了DNA,這是迄今為止獲得的最古老的基因組資料。但是,儘管這些遺傳物質年代久遠,一些專家預測,在冰凍環境中儲存的化石中,可測序的DNA應該能存活100多萬年。
今天發表在《自然》雜誌上的新發現證實了這一預測。斯德哥爾摩古遺傳學中心的湯姆·範德瓦爾克(Tom van der Valk)和洛夫·達倫(Love Dalén)及其同事從三隻不同時期猛獁象的臼齒中獲取了DNA。猛獁種類可以根據牙齒特徵加以區分。其中一顆牙齒是在大約70萬年前的沉積物中發現的,看起來像早期的長毛猛獁象,即原始猛獁象。另外兩顆牙齒一顆可以追溯到100萬年前,另一顆可以追溯到120萬年前或更久,類似於草原猛獁的臼齒,即長毛象。
從牙齒中提取的遺傳物質被高度降解,在幾千年的時間裡已經分裂成許多小塊。為了重新組裝這些片段並幫助過濾掉微生物或其他汙染物中的任何DNA,研究人員使用現代大象的基因組作為指南,就像解決拼圖遊戲的人可能參考盒子上的影象一樣。
總之,他們從最年輕的化石(長毛象)中找到了數十億個DNA鹼基對,約佔基因組的70%到80%。他們獲得了數億個鹼基對,約佔第二古老猛獁象基因組的25%到30%。最古老的化石產生的DNA最少,但研究小組仍然從中測序了大約6000萬個鹼基對,足以提供猛獁象進化的見解。
猛獁象的化石記錄表明,它們大約在500萬年前出現在非洲,遍佈世界大部分地區,進化成許多物種,並持續了數百萬年,直到幾千年前才滅絕。將新的基因組資料與年輕猛獁的基因組進行比較,研究人員證實了他們的預期,即長毛猛獁是從草原猛獁進化而來的,並且他們表明,長毛猛獁逐漸適應了西伯利亞冰河時期的極端寒冷。
研究結果還揭示了猛獁象家譜中另一個分支的驚人之處。研究小組抽樣的最古老的猛獁象原來屬於一個以前未知的世系,該世系是150萬年前在早更新世時期在北美殖民的猛獁象的祖先,併產生了居住在北美和中美洲溫帶地區的哥倫比亞猛獁象。他們認為,哥倫比亞猛獁象可能是長毛猛獁象與研究人員最古老的化石標本所屬血統成員雜交的產物。