如何重建尼安德特人基因組

一個尼安德特人、猛獁象和洞熊走進實驗室,並在這個過程中揭示了重建它們完整基因組成的可能性

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如果你想讓現代智人的近親,也就是尼安德特人復活,你首先必須有一個可用的他的基因藍圖。但是,很難確定一個有38000年曆史的骨骼中的哪些DNA是真正的尼安德特人,哪些是來自細菌或現代人類DNA的汙染。現在,古代DNA專家斯萬特·帕博(Svante Pääbo)——他正在研究重建尼安德特人基因組——已經證明,時間的摧殘在很大程度上僅限於少數幾種型別的錯誤。

來自德國萊比錫馬克斯·普朗克進化人類學研究所的帕博和他的同事們檢查了磨碎的尼安德特人骨骼以及43000年前的猛獁象骨骼和42000年前的洞熊骨骼,以確定是否可以對這些古代生物的基因組進行測序。儘管包括帕博在內的研究人員已經能夠從這些骨骼中提取DNA,但由於長鏈中存在令人困惑的缺口和潛在的汙染,整個基因藍圖仍然難以繪製。

但是透過分析可用的DNA,帕博發現這種損傷最有可能發生在鏈中靠近分子末端的特定連線點,並且,這種斷裂最有可能被誤讀為胞嘧啶(C)為胸腺嘧啶(T)或鳥嘌呤(G)為腺嘌呤(A)——構成DNA的化學鹼基。

“這種損傷似乎僅限於這兩種變化,他們已經確定其他變化可以被認為是古代序列和活體同源物之間的真正差異,”威斯康星大學麥迪遜分校的古人類學家約翰·霍克斯說。

鑑於這種可預測性,研究人員應該能夠重建尼安德特人基因組——或者長毛猛獁象、洞熊或那個時期任何其他已滅絕生物的基因組——並且使用更少的DNA來完成,從而減少對化石的研磨。“除了C到T、G到A,也許還有G到T的替換之外,在尼安德特人身上觀察到的相對於人類和黑猩猩的核苷酸替換,就像從當代DNA中確定的一樣可靠,”研究人員在《美國國家科學院院刊》中寫道。

任何完整的基因組都增加了透過將古代DNA放入現代親屬的胚胎中來複活曾經滅絕的動物和人類的可能性,但帕博駁斥了這種可能性。“人們無法從DNA中克隆個體,”他說,“只能從完整的細胞中克隆。”

儘管如此,一些更新世動物的這種努力正在進行中。“我知道人們想嘗試克隆猛獁象,”霍克斯說。“我預測他們會失敗——不是因為這是不可能的,而是因為我們對猛獁象和大象之間的基因差異瞭解不足,還無法使其奏效。”

尼安德特人基因組更可能被用作與智人的比較。畢竟,即使這種古老的人科動物已經滅絕,尼安德特人也可以成為我們自身基因組的指南,就像現代活著的近親黑猩猩一樣。“尼安德特人和活人之間的每一個基因差異都有可能成為基因或藥物療法的候選者,”霍克斯說。“他們的每一個基因都像人類一樣在生物體內起作用。我們知道它們都沒有致命性。因此,例如,尼安德特人和人類在肌肉代謝方面的功能差異可能會導致治療人類肌肉萎縮等問題。”

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