科學家們從在西伯利亞永久凍土中發現的猛獁象化石中提取了 DNA，這些化石已有超過一百萬年的歷史。這種 DNA 是迄今為止回收的最古老的基因組證據，它闡明瞭長毛猛獁象和哥倫比亞猛獁象的進化史。它也提高了從其他同樣古老的生物體（包括人類家族的已滅絕成員）中回收 DNA 的可能性。
自從 1984 年從最近滅絕的斑驢亞種中回收了兩個短 DNA 序列以來，研究人員一直致力於從更古老的遺骸中獲取越來越多的 DNA。古代 DNA 提取和測序方法的進步最終揭示了更久遠時代生物的基因組，包括洞熊和尼安德特人。2013 年，研究人員宣佈他們已經從70 萬年前的馬化石中提取了 DNA——這是迄今為止獲得的最古老的基因組資料。但儘管這種遺傳物質非常古老，一些專家預測，可測序的 DNA 應該可以在冷凍環境中儲存的化石中存活超過一百萬年。
今天發表在《自然》雜誌上的新發現證實了這一預測。斯德哥爾摩古遺傳學中心的湯姆·範德瓦爾克 (Tom van der Valk) 和洛夫·達倫 (Love Dalén) 及其同事從屬於不同時期的三隻猛獁象的臼齒中獲得了 DNA。猛獁象物種可以透過牙齒特徵來區分。一顆牙齒在被認為大約有 70 萬年曆史的沉積物中發現，看起來像早期長毛猛獁象Mammuthus primigenius的牙齒。另外兩顆牙齒——一顆的年代約為一百萬年前，另一顆的年代為 120 萬年或更久以前——類似於草原猛獁象Mammuthus trogontherii的臼齒。
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從牙齒中提取的遺傳物質高度退化，在數千年中分解成許多微小的碎片。為了重新組裝這些碎片並幫助濾除微生物或其他汙染物的任何 DNA，研究人員使用了現代大象的基因組作為指導，就像解拼圖的人可能會參考盒子上的影像一樣。他們總共從最年輕的化石（長毛猛獁象）中回收了數十億個 DNA 鹼基對——約佔基因組的 70% 到 80%。他們獲得了數億個鹼基對，約佔第二古老猛獁象基因組的 25% 到 30%。最古老的化石產生的 DNA 最少，但該團隊仍然從中測序了約 6000 萬個鹼基對——足以深入瞭解猛獁象的進化。
猛獁象的化石記錄表明，它們大約在五百萬年前起源於非洲，並在世界大部分地區傳播，進化成許多物種，並在幾千年前滅絕之前持續了數百萬年。透過將新的基因組資料與較年輕的猛獁象的基因組進行比較，研究人員證實了他們的預期，即長毛猛獁象是從草原猛獁象進化而來的，並且他們表明長毛猛獁象逐漸獲得了適應冰河時代西伯利亞極端寒冷的特性。
結果還揭示了關於猛獁象家譜的另一個分支的驚喜。該團隊取樣的最古老的猛獁象被證明屬於一個以前未知的譜系，該譜系是 150 萬年前在早更新世時期殖民北美併產生了居住在北美洲和中美洲溫帶地區的哥倫比亞猛獁象的猛獁象的祖先。他們認為，哥倫比亞猛獁象可能是長毛猛獁象與研究人員最古老的化石標本所屬譜系成員雜交的產物。
外部專家表示，這項工作代表了古代 DNA 研究的重大進步。“這是一項令人興奮的研究，它揭示了 DNA 的存活時間超出了該領域許多人十年前預測的上限，”哥本哈根大學的埃斯克·威勒斯列夫 (Eske Willerslev) 評論道，他的團隊在 2013 年回收了 70 萬年前的馬基因組。他和他的同事是計算出超過一百萬年歷史的 DNA 可以在永久凍土條件下生存的研究人員之一。“現在這已被證明，”他說。
“這是一項非常令人興奮的研究，不僅因為它將迄今為止回收的最古老 DNA 的年齡推後了，而且因為該團隊從這些非常古老的猛獁象中獲得的 DNA 為早期猛獁象種群以及歐洲和美洲後來的猛獁象的起源提供了重要的見解，”德國萊比錫馬克斯·普朗克進化人類學研究所的珍妮特·凱爾索 (Janet Kelso) 說。
猛獁象並不是這個時期唯一感興趣的生物。達倫、範德瓦爾克及其同事指出，許多現代哺乳動物和鳥類物種都在早更新世和中更新世開始出現。在 2 月 16 日的新聞電話會議上，達倫表示，該團隊正在啟動一些針對這些物種的專案，包括馬、麝牛和各種齧齒動物。
科學家們能否期望從同樣古老的人類祖先那裡回收 DNA？人類化石記錄跨越長達七百萬年。最古老的人類 DNA 來自距今 43 萬年前的遺骸。“我們知道環境條件對 DNA 的儲存非常重要。這些猛獁象標本的非凡儲存可能歸功於它們自這些猛獁象死亡以來一直‘冰封’在西伯利亞北部，”研究過許多古代人類基因組的凱爾索說。“迄今為止發現的古代人類並非在如此理想的條件下發現的，因此我們對人類過去的看法不幸地仍然受到限制。”
但並非完全沒有希望。“每年方法都有新的創新，”達倫在新聞電話會議上說。“也許在未來的幾年裡，將會有方法從接近一百萬年歷史的非永久凍土人類標本中回收 DNA。” 他補充說，“未來很可能有人會發現冰凍在那個年齡的永久凍土中的人類遺骸。”