研究人员对迄今最古老的核糖核酸（RNA）进行了测序，该RNA来自一只被冰冻了将近4万年的猛犸象。RNA揭示了哪些基因在其组织中活跃，为研究其生物学特性和最后时刻提供了罕见地洞察。令人惊讶的是，研究团队还发现了古老的微小核糖核酸和罕见突变，证实了它们确实来自猛犸象。这一发现表明RNA可以存在数千年之久，将重塑科学家研究灭绝物种的方式。
“通过RNA，我们可以直接获取哪些基因被‘激活’的证据，从而一窥这头生活在最后一个冰河时期的猛犸象生命最后时刻的情况。这是仅靠DNA无法获得的信息，”该研究的主要作者埃米利奥·马莫尔说。他曾是斯德哥尔摩大学的博士后研究员，现在就职于哥本哈根的全球研究所。在斯德哥尔摩大学期间，他与生命科学实验室和古遗传学中心（斯德哥尔摩大学与瑞典自然历史博物馆的联合项目）的研究人员进行了合作。
为什么古代RNA很重要
了解史前基因如何运作和被激活，对于更深入地了解已灭绝物种至关重要。科学家们花费了多年时间分析猛犸象的DNA，以重建它们的基因组和进化关系，但RNA在很大程度上仍难以触及。由于RNA在生物死亡后会迅速降解，许多研究人员认为，在研究数千年前就已消失的动物时，它不可能存活足够长的时间。
“我们获得了从西伯利亚永久冻土层中出土的保存异常完好的猛犸象组织样本，我们希望其中仍然封存着被冻结的RNA分子，”埃米利奥·马莫尔补充道。
“我们之前已经将DNA恢复的极限推到了一百万年前。现在，我们想探索是否能够将RNA测序的时间追溯到比以往研究更久远的过去，”斯德哥尔摩大学和古遗传学中心的进化基因组学教授洛夫·达伦说。
有史以来测序的最古老RNA
研究人员在尤卡（Yuka）的冷冻肌肉组织中识别出了独特的基因表达模式，尤卡是一头死于近4万年前的幼年猛犸象。在猛犸象基因组中超过20000个蛋白质编码基因中，只有一部分是活跃的。他们检测到的RNA分子编码的蛋白质涉及肌肉收缩和对压力的代谢反应。
“我们发现了细胞压力的迹象，这也许并不令人意外，因为先前的研究表明尤卡在死前不久曾遭受过穴狮的攻击，”埃米利奥·马莫尔说。
他们还发现了大量参与猛犸象肌肉内基因活性调控的RNA分子。
古代microRNA证实了真正的猛犸象信号
“不编码蛋白质的RNA，例如microRNA，是我们最令人兴奋的发现之一，”斯德哥尔摩大学文纳-格伦分子生物科学系和生命科学实验室的副教授马克·弗里德伦德尔说。
“我们在猛犸象组织中发现的肌肉特异性microRNA，是古代实时发生基因调控的直接证据。这是首次实现这样的突破，”他说。
这些microRNA有助于确认这些基因信号确实源自猛犸象。
“我们在某些microRNA中发现了罕见的突变，这为证明它们源于猛犸象提供了确凿的证据。我们甚至仅基于RNA证据检测到了新的基因，这在如此古老的遗骸研究中是前所未有的，”挪威北极大学博物馆的副教授巴斯蒂安·弗罗姆指出。
RNA的存活时间远超预期
“RNA分子的存活时间可能比我们之前想象的要长得多。”
“我们的研究结果表明，RNA分子的存活时间可能比我们之前想象的要长得多。这意味着我们不仅能研究不同灭绝动物中哪些基因被‘激活’，还有可能对冰河时期遗骸中保存的RNA病毒（如流感病毒和冠状病毒）进行测序，”洛夫·达伦说。
未来几年，研究团队希望能将史前RNA与DNA、蛋白质和其他保存下来的生物分子结合起来进行研究。
“这类研究可能会从根本上重塑我们对已灭绝巨型动物及其他物种的理解，揭示出那些直到现在仍被封存在时间中的、许多隐藏的生物学层面，”埃米利奥·马莫尔总结道。
猛犸象及其消失
猛犸象曾经漫步在欧亚大陆和北美洲的冰原上，完美适应了最后一个冰河时期（约公元前11.5万年至1.15万年前）的生活。它们拥有厚厚的皮毛、弯曲的象牙和巨大的体型，在横跨北半球的广阔草原上觅食。但随着气候变暖，猛犸象逐渐消失，最后的小种群在偏远的北极岛屿上幸存下来，直到约4000年前才全部灭绝。