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首次從滅絕動(dòng)物身上提取到RNA!復(fù)活古生物曙光乍現(xiàn)?

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作者:陳佳君

一直以來,科學(xué)家都渴望能夠從古老的生物樣本中提取RNA。但這個(gè)愿望要比想象中的艱難得多。2023年9月,在一篇發(fā)表于《基因組研究》雜志上的論文中,研究人員終于首次成功地從一種已滅絕的動(dòng)物,也就是袋狼的標(biāo)本中提取了RNA,并對(duì)RNA進(jìn)行測序。

收藏于博物館中的袋狼標(biāo)本。(圖/Emilio MármolSánchez (photograph) and Panagiotis Kalogeropoulos.)

非凡的物種

袋狼(Thylacinus cynocephalus),是一種食肉的有袋類動(dòng)物,它的下巴可以張開超過80度的角度。它看起來有點(diǎn)像狗,但由于它茶色的皮毛上部分附有條狀的、像老虎一樣的斑紋,所以也被稱為塔斯馬尼亞虎(Tasmanian tiger)。

作為一種位于食物鏈頂端的兇猛動(dòng)物,袋狼曾經(jīng)遍布在澳大利亞。但不幸的是,在19世紀(jì),它們經(jīng)常遭到人類的獵殺。到了19世紀(jì)末,每殺死一只成年袋狼,就能得到相應(yīng)的賞金,這導(dǎo)致了袋狼的數(shù)量不斷地減少。1936年,最后一只為人所知的袋狼死于澳大利亞塔斯馬尼亞州的一家動(dòng)物園。

DNA vs RNA

近年來,一些科學(xué)家已經(jīng)成功地繪制了袋狼的基因圖譜。但這些研究都基于DNA,而非RNA。像DNA一樣,RNA也可以攜帶遺傳信息,并且在生物體內(nèi)承擔(dān)著很多其他功能。但與DNA的常見的雙鏈形式不同,RNA通常是以單鏈形式存在的。相對(duì)來說,DNA是比較穩(wěn)定的,科學(xué)家可以從生活在一百多萬年前的已滅絕古生物體內(nèi)提取出古DNA;但RNA就不太穩(wěn)定,而且在自然界中存在很多能夠分解RNA的酶,這使得想要從早已死亡的組織中提取RNA變得異常困難。

為什么需要提取RNA呢?這是因?yàn)镽NA能夠?yàn)檠芯咳藛T提供有關(guān)滅絕物種迄今為止尚未被探索的附加信息,比如細(xì)胞的種類不同時(shí),就會(huì)有著不同的信使RNA,RNA還會(huì)參與到很多基因的調(diào)控機(jī)制中。

RNA序列

在新的研究中,研究人員分析了保存在斯德哥爾摩自然歷史博物館中的袋狼標(biāo)本。這個(gè)標(biāo)本在室溫條件保存了一個(gè)多世紀(jì)。研究人員從中提取了三個(gè)肌肉樣本和三個(gè)皮膚樣本,每個(gè)樣本的重量約為80毫克。

考慮到標(biāo)本的年齡和保存狀態(tài),研究人員預(yù)計(jì)可能存在于組織基質(zhì)中的歷史RNA序列具有明顯的碎片化。因此,他們使用了針對(duì)小RNA分子的RNA提取方案,對(duì)獲得的六個(gè)組織樣本中的每一個(gè)進(jìn)行提取。

研究人員分別從這些樣本中提出并純化出了8190萬和2.236億個(gè)RNA片段。在去除重復(fù)序列和非常短的序列后,他們從肌肉組織中鑒定出150萬個(gè)RNA序列,從皮膚組織中鑒定出280萬個(gè)RNA序列。

他們還根據(jù)皮膚和肌肉組織中的RNA,辨別出這些不同組織類型之間的差異。不出所料,皮膚樣本中含有高水平的與角蛋白(皮膚、頭發(fā)和指甲中的蛋白質(zhì))相關(guān)的RNA,而肌肉樣本中含有高水平的肌纖維蛋白(如肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白)相關(guān)的RNA。

重要意義

毫無疑問,這是一項(xiàng)非凡的成就,因?yàn)樘崛」臨NA的難度非常大,尤其是這個(gè)標(biāo)本是在室溫下保存的,而非保存于無菌或冷凍條件下。這次的研究結(jié)果具有幾個(gè)重大的意義:

一、這些發(fā)現(xiàn)在一定程度上改變了研究人員看待大量收藏在博物館中的標(biāo)本的方式;

二、研究人員還檢測到了RNA病毒的痕跡,為研究古病毒打開了大門;

三、這項(xiàng)研究為古RNA測序技術(shù)的發(fā)展注入了全新的活力。未來,當(dāng)古RNA技術(shù)越來越成熟之后,就可以通過將DNA和RNA測序結(jié)合起來,從而開創(chuàng)古遺傳學(xué)的新時(shí)代;

四、這次的研究結(jié)果不僅為袋狼生物學(xué)提供了新的線索,而且還有可能為復(fù)活袋狼提供信息。

盡管,我們在短時(shí)間內(nèi)還無法看到滅絕動(dòng)物被復(fù)活,但我們可以期待在不久的將來,研究人員也能夠從數(shù)萬年前的猛犸象樣本中提取出RNA,而這也將為復(fù)活猛犸象帶來全新的希望。

本文為科普中國·星空計(jì)劃扶持作品

作者:原理

審核:葉盛 北京航空航天大學(xué)教授

出品:中國科協(xié)科普部

監(jiān)制:中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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評(píng)論
演繹無限精彩!
大學(xué)士級(jí)
科學(xué)家們首次從滅絕物種中成功提取到了RNA。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)了恐龍時(shí)代生物學(xué)研究的空白,也為“復(fù)活”滅絕物種帶來了前所未有的新希望。
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庶吉士級(jí)
首次從滅絕動(dòng)物身上提取RNA,這一重大突破為復(fù)活古生物提供了可能性,曙光乍現(xiàn)。然而,復(fù)活古生物仍面臨諸多挑戰(zhàn),需深入研究與探索。此成果令人期待,為古生物研究開啟新篇章。
2024-06-01
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庶吉士級(jí)
這一過程充滿了倫理和技術(shù)挑戰(zhàn),包括但不限于生物倫理、生態(tài)平衡的考量、以及確保生物多樣性的保護(hù)。因此,即便技術(shù)可行,復(fù)活古生物的實(shí)踐也將是一個(gè)慎之又慎的決策過程。
2024-06-01