當查爾斯·達爾文在19世紀30年代乘坐HMS 貝格爾號 訪問南美洲時，他發現了幾種難以分類的巨型哺乳動物化石，例如 Macrauchenia，它看起來像一隻長著長鼻子的無峰駱駝；或者 Toxodon，有著犀牛的身體、河馬的頭部和齧齒動物般的牙齒——他將其描述為“也許是有史以來發現的最奇異的動物之一”。
自達爾文時代以來，沒有人能夠弄清楚這些奇異的野獸在哺乳動物家譜中的位置。但現在，透過分析來自12000年前化石的古代膠原蛋白，研究人員表示他們已經解開了這個謎題。這項工作背後的科學家也認為，古代蛋白質可能會徹底改變對長期滅絕物種的研究，揭示比使用DNA可以研究的更古老數百萬年的化石的秘密。
作為一群超過250種被稱為南美有蹄類動物的哺乳動物的一部分，這些生物在該大陸上生活了約6000萬年，然後在約12000年前消失。關於它們祖先的困惑部分是由於不完整的化石記錄，但也因為研究人員一直沒有運氣從南美有蹄類動物化石中分離出DNA；這種分子在該大陸溫暖的氣候中迅速降解。
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因此，倫敦自然歷史博物館的分子進化生物學家伊恩·巴恩斯與英國約克大學的生物考古學家馬修·柯林斯以及一個國際研究團隊合作，嘗試了一種不同的策略：提取膠原蛋白。這種蛋白質的存活時間大約是DNA的十倍，並且是骨骼的主要結構成分。“與DNA相比，它的含量絕對非常豐富，”巴恩斯說。
該團隊首先構建了一個膠原蛋白家譜樹，該樹根據不同哺乳動物的親緣關係排列了它們的膠原蛋白序列。研究人員不得不從貘、河馬和土豚中提取和測序膠原蛋白，以構建他們的影像。有了這個基礎，他們從阿根廷兩個不同博物館的四個有蹄類動物標本中提取了膠原蛋白並進行了測序——兩個 Toxodon 標本大約有12000年曆史，兩個 Macrauchenia 無法進行碳年代測定——並將古代蛋白質與他們的樹進行了比較。
最近有人根據南美有蹄類動物的化石提出，它們是與大象和海牛一起的非洲獸類群的一部分。但是本週 自然雜誌>報道的蛋白質序列顯示，博物館標本與奇蹄目動物關係最為密切，奇蹄目動物包括馬、貘和犀牛。
英國劍橋大學的古生物學家羅布·阿舍爾說，這項研究是“向前邁出的一大步”，他沒有參與這項研究。“生物學家現在可以開始梳理出化石的物理特徵是如何進化的，”他說。
古代蛋白質革命
但參與這項研究的研究人員表示，這僅僅是開始。他們寫道，古代蛋白質現在可能被證明像DNA一樣對研究生命之樹具有革命性，“但有可能追溯到更久遠的時間”。生物考古學家柯林斯說，現代儀器意味著研究人員現在可以從古代樣本中獲得多得多的資訊：今天的質譜儀可以比以前更準確地測量蛋白質質量，並且可以收集和濃縮蛋白質混合物中的稀有成分。
迄今為止，從格陵蘭島冰芯中提取的最古老的DNA有45萬至80萬年的歷史。蛋白質可以追溯到數百萬年前。2007年，美國研究人員聲稱已經對來自一塊6800萬年前的恐龍化石的膠原蛋白片段進行了測序，但這一結果 已被證明存在爭議。否則，迄今為止回收的最古老的蛋白質序列來自一隻生活在北極320萬年前的駱駝。“當然，400萬年不會有問題，”柯林斯說。“在寒冷的地方，也許可以達到2000萬年。”
蛋白質也可能有助於研究最近在DNA研究困難的炎熱環境中滅絕的物種：柯林斯所描述的晚更新世時期周圍的“奇異而奇妙”的動物，從印度尼西亞弗洛勒斯島的矮象和巨型齧齒動物到澳大利亞的巨蜥和袋鼠。
阿舍爾不相信古代蛋白質會像古代DNA一樣具有革命性，但他將這種潛力描述為“非常令人興奮”。他說，對於在過去數百萬年內滅絕的物種，“這可能會真正顛覆局面”。
本文經許可轉載，並於2015年3月18日首次發表。