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科学家发现迄今最古老RNA |
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封存在5万年前的猛犸象木乃伊中 |
研究人员从一头在西伯利亚永久冻土层中保存了数千年的猛犸象木乃伊体内发现了RNA。该研究表明,在适宜条件下,研究人员可从5万年前的动物身上提取RNA,这为了解它们的生物学特性开辟了新窗口。相关研究近日发表于《细胞》。
“该研究令人印象深刻。”美国自然历史博物馆进化生物学家Audrey Lin表示,古代RNA和DNA结合或许能解释猛犸象的毛为何如此蓬松、它们如何应对压力,甚至提供流感等RNA 病毒起源的线索。
过去几十年里,古代DNA研究爆炸式增长,揭示了早已灭绝的生物是如何进化和生活的。但仅靠DNA无法还原故事的全貌,因为DNA在生物体内活跃的时间和位置等对生物学特性至关重要的信息记录在RNA中。如果说DNA类似于建筑物的蓝图,那么RNA就是给负责特定房间施工工人下达的指令。
然而,RNA的降解速度比DNA快得多。DNA通常可以保存数十万年,但研究人员认为,由于RNA结构脆弱且有众多酶对其进行“攻击”,因此它不太可能向DNA一样保存如此长的时间。
“分子生物学教科书上面明确写着RNA在死亡后几分钟或几小时内就会降解。因此,很少有人费力寻找它。”研究论文作者、瑞典斯德哥尔摩大学古遗传学家Love Dalen说。
不过,在过去几年里,科学家们逐步打破了这一论断,他们在古老的玉米和大麦种子以及封存在永久冻土中一匹狼的组织中发现了少量RNA。
2023年,Dalen和斯德哥尔摩大学古遗传学家Marc Friedlander宣布,他们已经对一只保存在博物馆里的132岁的袋狼RNA 进行了测序。袋狼是一种于20 世纪初灭绝的类似猫的有袋动物,也被称作塔斯马尼亚虎。
受上述成果鼓舞,Dalen等人决定尝试寻找更古老的RNA分子。于是,他们与俄罗斯萨哈(雅库特)共和国科学院的研究人员合作。后者向提供了在该国寒冷北部地区发现的10头猛犸象的组织样本。这些样本只有指甲盖大小。“我们知道寻找RNA的机会只有一次。”研究论文作者、丹麦哥本哈根大学的Emilio Marmol-Sanchez说。
研究人员利用酶将样本中现有的RNA分子转化为短链DNA,然后对其进行测序,并反向推导出相应的RNA序列。在排除了来自环境或处理过程中的污染物质后,他们成功从3头猛犸象样本中鉴定出了古老的RNA,这些猛犸象的年代都在5.2万年前至3.9万年前之间。它们死后不久,西伯利亚的严寒阻止了RNA的继续降解。
尽管大部分RNA都已支离破碎,但其中一头名叫Yuka的猛犸象的RNA保存得极为完好。研究人员发现了一些仅存在于Y染色体上的基因的RNA序列。这让研究人员感到意外,因为此前他们认为Yuka是雌性。
从Yuka样本中提取的其他RNA序列包含了构建和维持肌肉组织的指令。Dalen说,从某种意义上讲,这一发现“有点无聊”,因为相同的基因在许多其他哺乳动物中也处于活跃状态。“但未来我们可能从毛囊中找到RNA,从而了解是什么基因让猛犸象毛茸茸的。”
Dalen之前就曾开展过猛犸象毛发的研究。今年初,包括Dalen和进化生物学家Beth Shapiro在内的研究团队利用基因工程,在小鼠体内表达与猛犸象毛发DNA相似的基因,培育出了长毛老鼠。该研究由致力于通过基因编辑技术复活灭绝物种的生物技术公司Colossal Biosciences资助。
Dalen希望新研究中概述的方法能激励其他团队寻找已灭绝生物的古老RNA。
相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.10.025
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