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没有骨头牙齿,也能在泥土中提取出古人类DNA

2017/06/08 来源:Nature自然科研
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导读
不需要古人类骸骨,研究人员就从尘土中识别出了古DNA。这项创举打开了一扇探索过去的新窗户。

本文转载自Nature自然科研微信公众号

原文以Ancient-human genomes plucked from cave dirt为标题

发布在2017年4月27日的《自然》新闻上

原文作者:Ewen Callaway

不需要古人类骸骨,研究人员就从尘土中识别出了古DNA。这项创举打开了一扇探索过去的新窗户。

骨骼和牙齿不再是我们了解已经灭绝的人类近亲的唯一方式了。在没有明显可辨的遗骸的情况下,研究人员首次从古人类居住过的洞穴的尘土中获取了他们的DNA。这项技术带来了一个探索史前史的新方法。

经由欧洲和亚洲一些洞穴中的沉积物,由德国马克斯·普朗克演化人类学研究所的遗传学家Viviane Slon和分子生物学家Matthias Meyer带领的一支团队完成了对尼安德特人和另一个人族类群——丹尼索瓦人的线粒体基因组测序。他们的这项成果发表在了《科学》期刊上。


研究人员在西伯利亚的丹尼索瓦洞穴中安排取样。俄罗斯科学院西伯利亚分院考古学与民族志研究所/Sergei Zelensky

澳大利亚科廷大学的演化生物学家Michael Bunce评论道:“从尘土中就能提取出大量古人类DNA这件事很激动人心。”

Slon和Meyer并非解码远古尘土的第一人。为了研究史前环境中的动植物,丹麦自然博物馆的古遗传学家Eske Willerslev早在2003年就开创了这一方法。通过这项技术,他和他的团队向世人表明格陵兰曾经森林密布。但Slon和Meyer是最先在古人类DNA领域应用这项技术的人。


西班牙的Galería del Osario(“埋骨地道”)遗址,研究者从这里的沉积物中提取到了尼安德特人的DNA。J. Fortea

尘土侦探

从尘土中分离出远古人类的遗传物质并不容易。相较于动植物、真菌和微生物,土壤中能找到的古人类DNA极其稀少。此外,样本里掺杂进来自人类挖掘者的DNA也是常有的事。

为提高成功率,Slon和Meyer的团队决定从曾经发现过尼安德特人或丹尼索瓦人遗骸或工具的遗址采集沉积物。他们勘察了七个洞穴,其中有两个在西伯利亚南部地区。

团队运用了“钓出”线粒体DNA的技术来分析沉积物样本,这是由于哺乳动物线粒体DNA在细胞中的含量要比核DNA更丰富。研究者只分析了有多见于古DNA的化学损伤的短序列,以确保他们检验的不是来自现代的遗传物质。

团队从其中四个遗址中取得了九个远古人族个体的线粒体基因组,完整程度各有不同。尼安德特人的DNA在所有四个洞穴中都存在,但是丹尼索瓦人的序列只出现在了西伯利亚南部的一个洞穴里,这也是这个神秘种群被首次发现的地方。

何年何月?

确定这些古人类生活的年代是个棘手的问题。粘附于尘土上的DNA会被水流带走,尔后渗入遗址的土壤之中,最后出现在含有古老得多的物质的地层里,这就有可能会让测定其年代的努力付诸东流。因此,研究人员试图证明他们获取的DNA尚未移位到更古老的地层中。在西伯利亚的Chagyrskaya洞,研究人员在含有动物骨骼和石器工具的地质层中发现了大量动物DNA,而在没有任何人类或其它动物存在迹象的较古老的地层中则一无所获。他们提出,这意味着古人类DNA可能还没有在地质层之间发生移动。

但英国华威大学的演化遗传学家Robin Allaby对这种说法并不信服。他认为,研究者之所以能从一些遗址找到大量DNA,正是因为许多不同物质已经发生混合,并于某一地层沉积。 “你可以通过尘土来鉴定古人类的存在,但要测定他们的年代仍然是个问题,”他说道。

DNA的确切来源也仍不明朗。Slon认为体液、粪便、毛发和骨骼都有一定可能性。无论来源是什么,能从土壤中找出古人类DNA意味着许多存在远古人居住过的迹象、但却找不到明显遗骸的考古遗址现在可以通过基因手段勘探了。举例来说,Slon的团队就从采自比利时Trou Al’Wesse洞的土壤中鉴定出了尼安德特人的DNA。考古学家曾在那里发现过很可能出自尼安德特人之手的工具,但从未发掘到过骸骨。

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