从“冻干”长毛象中提取3D基因组

大约52000年前，西伯利亚长毛象的皮被暴露在如此寒冷的条件下，以至于它自发地冷冻干燥，将其DNA片段锁定在适当的位置

在周四发表在《细胞》杂志上的一项研究中，科学家们报告称，他们利用这一非凡的样本在三维空间重建了动物的基因组，这一突破可能会对已灭绝物种产生重要的新见解，甚至推动使它们复活的努力

到目前为止，古代DNA标本只发现了短而混乱的片段，严重限制了研究人员可以提取的信息量

贝勒医学院的遗传学家Olga Dudchenko告诉法新社：“现在我们证明，至少在某些情况下，不仅仅是这些DNA片段存活下来，而且它们以保留原始排列的方式存活下来。”

了解生物体基因组的3D结构——即其完整的DNA——对于确定哪些基因在特定组织中是活跃的，揭示脑细胞思考、心脏细胞跳动和免疫细胞对抗疾病的原因至关重要

长期以来，人们一直认为，由于非常小的粒子的快速降解，这些信息将不可避免地被历史所遗忘

但大约十年前，一个国际科学家团队开始寻找一个古代样本，其中DNA的3D组织保持完整，可以用新的分析技术完全重建

他们的探索使他们找到了一个保存完好的猛犸象样本，该样本于2018年在西伯利亚东北部发掘。

这种多毛厚皮动物——一种具有独特鲻鱼式发型的雌性——是自然死亡还是被人类杀死尚不清楚。然而，据Dudchenko说，早期人类似乎确实剥了她的皮，留下了头部、颈部和左耳周围的组织完好无损

长毛象干

研究小组假设，皮肤冷却并脱水，转变为玻璃状状态，将其分子固定在适当的位置，并保持其染色体的形状，或保持DNA链的线状结构

从本质上讲，他们发现了一块冻干的猛犸象肉干。

为了测试肉干的弹性，他们对实验室制作和商店购买的牛肉肉干进行了一系列测试，模拟了古代样本在数千年内可能遇到的损伤

该研究的合著者、贝勒医学院和莱斯大学的研究员辛西娅·佩雷斯·埃斯特拉达说：“我们用霰弹枪射击了它。我们用一辆车碾过了它。休斯顿太空人队的一名前先发投手向它扔了一个快球。”

牛肉干会碎成小块，有时会像窗户玻璃一样剧烈地碎裂。佩雷斯·埃斯特拉达在一份声明中说：“但在纳米尺度上，染色体是完整的，没有改变。”

他们研究的一个重要发现表明，猛犸象有28对染色体。这一发现与大象中发现的28对染色体一致，大象是猛犸象的近亲，“但在这项研究之前，这是任何人的猜测，”Dudchenko说

“化石染色体”

该团队的分析还确定了几个“候选”基因，这些基因可能是导致长毛猛犸象长毛的原因，包括一个负责长而厚的睫毛的基因，以及另一个与稀疏汗腺相关的基因

贝勒医学院的Erez Lieberman Aiden是该团队的共同负责人，他告诉法新社，虽然研究人员的目标不是让猛犸象回来，但他们收集的信息可用于此类工作

一个日本团队正在研究克隆猛犸象，而美国的一个团队正致力于创造基因“猛犸象化”的大象

艾登说，在皮肤内，“96%的基因基本上处于与大象相同的活动状态”，这意味着从事灭绝研究的科学家现在可以专注于剩下的4%

该团队现在希望，如果能找到其他类似的“化石染色体”，他们的研究成果将远远超出他们的特殊样本，并在古遗传学中翻开新的篇章

Dudchenko说，北极永久冻土仍然是一个有前景的地方，在温暖的气候下，古代文明的木乃伊化也可能保存基因组结构 More information: Three-dimensional genome architecture persists in a 52,000-year-old woolly mammoth skin sample, Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.06.002. www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00642-1

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