大幅刷新记录！《自然》封面研究发现最古老的DNA记录

▎药明康德内容团队编辑

《侏罗纪公园》系列电影相信不少读者都看过，大家在观看时是否有过这样的疑问：从恐龙血液中提取DNA并复原恐龙，真的可行吗？

答案是不可能。这是因为DNA会自然降解，即使保存条件再好，例如一只吸了恐龙血的蚊子被保存为琥珀，也难逃降解的自然规律。

根据已有的研究，理论上DNA最多可以保存680万年，时间再长，就只剩下无法用来分析的碎片了。而在实际研究中，已经发现最古老的DNA来自西伯利亚冻土中的猛犸——根据《自然》杂志去年的一项研究，这份DNA样本保存了120万年之久。

现在，《自然》的最新封面研究将最古老DNA序列的时间几乎翻倍。研究团队在格陵兰岛最北端的冰河时代沉积物中，分离出200万年前的环境DNA片段，并由此重建出当时的生态画卷。基于这一发现，科学界对生态演化历史的研究将进入新的篇章。

▲《自然》封面论文重建了200万年前格陵兰岛的生态特征（图片来源：Beth Zaiken）

“这项研究开启了全新篇章，将DNA序列的历史向前延伸了近100万年，” 领导这项研究的哥本哈根大学与剑桥大学教授Eske Willerslev表示，“DNA会快速降解，但我们证明了在恰当的条件下，我们能追溯的历史之悠久超乎想象。”

这批样本出土于格陵兰岛最北端的北冰洋峡湾口处，是一段深达100米的冰冻泥沙沉积物。当时的格陵兰岛远比今天的更温暖——平均气温比今天高10~17℃，沉积物在浅海湾中堆积的速度也更快。

这批沉积物在2006年被取回后，在哥本哈根大学的实验室冰箱中沉睡多年。直到全新的DNA提取、测序技术出现后，这些科学家才能定位、识别出只有数百纳米长的DNA片段。

▲DNA发现地点的艺术重建图（图片来源：Artist Beth Zaiken）

研究的过程也异常艰辛：研究人员需要从沉积物中分离出DNA，并将古代DNA与现代环境DNA污染分开从而进行检验。为此，研究人员筛选了超过160亿个DNA片段。他们将每一份独立的古代DNA片段与来自今天动植物、微生物的DNA数据库进行对比分析。这时，一幅由200万年前树木、鸟类、哺乳动物和微生物组成的DNA画卷开始浮现。

从这幅保存了200万年的生态图谱中，科学家发现了驯鹿、野兔、旅鼠等动物，以及桦树、杨树和更多微生物的踪迹。他们甚至发现，冰河时期的哺乳动物乳齿象（Mastodon）在灭绝之前，竟然徒步到了格陵兰岛——这项发现也颠覆了此前的认识。

在这些远古DNA片段中，一些片段很容易分类，是现代物种的祖先；另一些则无法在今天的DNA数据库中找到确切的位置。

▲从环境DNA中鉴定出的生物类型（图片来源：参考资料[1]）

研究人员表示，接下来他们将进一步检验在格陵兰岛的最北点，不同动植物、微生物之间的相互作用。此外，由于200万年前的北极气候比今天更温暖，因此来自这个生态系统的发现或许能帮助今天的濒危物种应对不断变暖的气候。

该研究的另一位领导者Kurt H. Kjær教授解释道，DNA通常在寒冷、干燥环境中能得到更好的保存，正如这项研究已经从黏土、石英中成功提取出古DNA。此外，温暖、湿润环境中的黏土也有可能保存DNA，“如果我们开始探索非洲黏土颗粒的古DNA，将有可能对很多物种，甚至是人类及人类祖先的起源形成新的认识。”

参考资料：

[1] Kjær, K.H., Winther Pedersen, M., De Sanctis, B. et al. A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA. Nature 612, 283–291 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05453-y

[2] Discovery of world’s oldest DNA breaks record by one million years. Retrieved Dec. 7th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/973177

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