原文作者：EwenCallaway

一些牙齿化石被永冻土保存了下来，它们当中最古老的有万年的历史。通过这批化石，科学家鉴定出了曾经生活在西伯利亚地区的一个猛犸象新种。

终于，我们迎来了拥有百万年历史的基因组。科学家从保存于西伯利亚东部地区永冻土里的猛犸象牙齿中获取了古DNA研究史上最古老的样本，该发现将这项技术推近了（但可能仍未超越）它的极限。

通过上世纪70年代出土的三颗牙齿标本的基因组DNA，科研人员鉴定了一个猛犸象新种，它是后来生活在北美地区的猛犸象物种的祖先。该研究于2月17日发表在《自然》上[1]。

科学家从不同种类的猛犸象身上获取的古DNA正在为我们勾勒出一幅复杂的演化图景。来源：BethZaiken/瑞典古遗传学研究中心

来自法国图卢兹人类生物学及基因组学研究中心的古DNA专家LudovicOrlando说：“我太爱这篇论文了。我等它已经等了有八年了。”年，Orlando联合领导了对一块56万到78万年前马腿骨的测序工作[2]——那是在此之前最古老的DNA。“我很高兴这项纪录被打破了，因为这顶高帽子还挺重的。”他说。

研究人员过去就猜测在保存条件合适的情况下，样本里的古DNA是可以存活超过一百万年的。生物体死后，它的染色体会裂成碎片，随着时间流逝而变短。最后，当DNA链变得过短时，即便它们还能够被提取，里面蕴含的信息也已经不复存在了。

Orlando的团队发现，在他们来自加拿大育空领地的马骨标本里，短到只有25个碱基的DNA片段依然可以被分析。按照他们的估计，由于永冻土的稳定低温可以减缓DNA的碎片化，因此保存在里面的百万年前的遗骸也应当保有差不多长度的DNA片段。Orlando说：“我唯一的疑问是，那样的样本存在吗？”

十年一梦

LoveDalén是瑞典自然历史博物馆（SMNH）的一名演化遗传学家。自从年第一次见到一批非常古老的猛犸象遗骸以来，他就一直抱有对它们进行测序的想法。在他的团队所测的样本里，一份来自一头早期的真猛犸象（Mammuthusprimigenius），而两份则被归到演化上更原始的草原猛犸象（Mammuthustrogontherii）。这些样本均来自于俄罗斯古生物学家AndreiSher的挖掘工作。

来源：DavidDiez-del-Molino

Dalén希望样本里的DNA能够捕捉到真猛犸象以及其他种类猛犸象的演化进行时，但因为过去在研究同样来自永冻土但年代晚得多的遗骸时，有过不好的经历，他对样本仍持怀疑态度。“并不是只要在永冻土里找到的东西就能派上用场。绝大部分样本里的DNA都毫无用处。”他说道。

事实上，Sher发现的三颗猛犸象臼齿里有两颗的DNA含量都非常之低，乃至Dalén声称如果它们的年代再晚一些的话（样本取自一百多万年前的沉积物），他就会直接将其丢弃。

不过，受惠于测序技术与生物信息学的发展，Dalén团队成功从年代最久远的样本（发现于一个叫作Krestovka的村落附近）里获取了万碱基对的核DNA，并从另一颗被称作Adycha的牙齿中获得了8.84亿个碱基对。DNA分析表明，来自Krestovka的样本有万年的历史，而Adycha样本则是万年左右（见“古基因组”）。剩下的第三份样本是一颗名为Chukochya的60万年前的真猛犸象牙齿，它产生了将近37亿个碱基对的DNA，这超过了它自身31亿个碱基对的基因组长度。

从形态上判断，最古老的那两颗牙齿看上去是属于草原猛犸象的。研究者认为，这个来自欧洲的物种在年代上比真猛犸象和北美的哥伦比亚猛犸象（Mammuthuscolumbi）都要早。不过牙齿中的基因组为我们描绘了一幅更为复杂的图景。Adycha样本属于后来演变为真猛犸象的演化分支里的某个物种，但Krestovka样本则明显不是。

Dalén团队发现它属于一个全新的演化分支。“我们无法断言那就是一个不同的物种，可它看起来确实很像。”Dalén说。尽管Krestovka样本来自俄罗斯，但根据他的推测，该演化分支是在北美与其他草原猛犸象产生隔离的。团队还发现，哥伦比亚猛犸象有一半的血统来源于Krestovka猛犸象所属的演化分支，而另一半则源自真猛犸象。Dalén估计这两个分支是在42万多年前发生杂交的。

新的物种可以经由杂交的方式形成，而非仅仅通过亲本物种的分化。该观点正得到越来越多演化生物学家的认可。但Orlando说这是首例佐证“杂交物种形成”理论的古DNA证据，他直呼：“太惊人了。”

HendrikPoinar是加拿大麦克马斯特大学的古DNA专家，他认为冰川的扩张曾将不同种类的猛犸象聚集到一起，当时它们很可能经常发生杂交。他的研究团队发现的证据表明，后来的真猛犸象和哥伦比亚猛犸象之间偶尔发生过种间繁殖。

真猛犸象的一个象牙。图片来源：LoveDalén

古DNA的未来

以色列特拉维夫大学的古遗传学家VivianeSlon认为，尽管长期以来研究者一直对百万年级别基因组的存在有所预期，但真正跨越这道门槛还是很重要的。“我们认为存在和实际证明它的存在，这两者是有区别的。”

瑞典乌普萨拉大学的生物信息学家TomvanderValk与SMNH的演化生物学家PatríciaPe?nerová和DavidDíez-del-Molino一起领导了此次对猛犸象牙齿的研究工作。他希望他们的成果可以激励其他实验室。“突破这层壁垒是极具象征意义的，但愿它能够启发和鼓舞其他对深时测序有想法的研究团队。”

Dalén认为，在迈过百万年这道坎以后，古DNA研究者也许可以深入其他大大小小哺乳动物的早期历史。他自己的实验室现在的目标有麝牛、驼鹿和旅鼠的古老永冻土样本。

这里的猛犸象DNA还不是化石记录里最古老的生物分子信息。年，有研究者报告了来自坦桑尼亚的万年前的鸵鸟蛋壳里的蛋白质序列[3]，而在年，又有另一支科研团队破译了格鲁吉亚一颗万年前的犀牛牙齿蕴藏的蛋白质讯息[4]。在为生物“追根溯源”这方面，蛋白质序列所能提供的信息量不及DNA，但是蛋白质分子要坚韧得多，因此在没有永冻土的地方，研究人员会通过它们来搜集隐藏于古老化石中的线索。上述的鸵鸟和犀牛样本均来自于以古人类遗骸闻名的考古遗址。

研究者认为，在永冻土里找到百万年级别的古人类遗骸的机会微乎其微。但Dalén觉得在合适的环境下（例如很深的洞穴），如此古老的样本还是有可能被保存下来的。在西班牙一处洞窟里发现的43万年前的早期尼安德特人遗骸就是目前所知年代最早的古人类DNA样本[5]。“在像永冻土那样理想的保存环境下找到一具古人类遗骸……那就好像是在做梦一般。”Slon评论道。

至于古DNA可能存在的年代上限，Dalén说那是个很容易回答的问题：“万年。那就是永冻土的极限了。在那之前，地球的环境太过温暖了。”

参考文献：

1.vanderValk,T.etal.Nature