数百万年前的猛mm象DNA重写了动物的进化树

2021-02-18 02:50:07

古代DNA彻底改变了我们对人类进化的理解方式,揭示了人口如何迁移和互动,并向我们介绍了诸如鬼魂世系Denisovans之类的亲戚。如果不是因为发现他们的DNA,我们就不会意识到存在。但是,并非只有人类将DNA遗忘在骨头里,而对人类有用的分析也可以对任何其他物种起作用。

如今,在似乎已测序最古老的DNA的帮助下,猛ma象成为了焦点。来自三个古老磨牙的DNA(一个可能已超过一百万年)揭示了猛ma象的幽灵世系与远亲杂交,产生了北美猛population象。

猛mm象与人类共享某些东西:像我们一样,它们起源于非洲人口,但遍布地球的大部分地区。分布较早的庞然大物种群在彼此分开的足够时间上形成了不同的物种。从大象分支之后,猛ma象首先分裂成所谓的南方和草原物种。后来,由于适应了冰河时期的气候,产生了羊毛猛ma象及其近亲北美猛mm象,称为哥伦比亚猛mm象。但是,所有这些物种都已灭绝,唯一的活着的亲戚是大象。

我们已经从其中两个物种(羊毛和猛Columbia象)获得了DNA。这些揭示了对寒冷气候的许多适应以及少量的杂交,因为猛ma象进入了北美并为哥伦比亚种群的基因组贡献了少量(约10%)。

这项新的工作集中在西伯利亚发现的猛ma牙上,那里的条件既有利于遗骸的保存,又有利于遗骸中所含DNA的保存。牙齿来自似乎是在最近冰川期开始时沉积的物质层,那时正是该地区猛ly象族的祖先。

我们没有任何牙齿的确切日期,因为它们似乎太老了,无法进行碳测年。取而代之的是,结合矿床中存在的物质和已知的地球磁场方向翻转的时间来推断日期。另外,牙齿的形状为它们与什么种类组合提供了一些提示,并为它们何时沉积提供了进一步的指示。总体而言,一颗牙齿可能至少有五十万年的历史,另一颗牙齿大约有一百万年的历史,还有三分之一还有些老。

以前,从动物遗体中获得的最古老的DNA大约是这些样品中最年轻的年龄。但是研究人员能够从每个臼齿中回收一些象大象一样的DNA,尽管它们碎片严重,而且许多碱基被破坏。研究人员能够为三颗牙齿中的每一个分离出完整的线粒体基因组,因为每个细胞的线粒体中都包含该基因组的许多副本。但是,只能获得核基因组的片段,最多只能获得一个基因组的大约10%,最坏的是不到2%。 (尽管只有不到百分之二仍然是数以千万计的个人基础。)

利用猛ma象和大象DNA之间的差异,并假设突变率保持恒定,研究小组能够得出每个离开牙齿的动物必须生存的独立日期。根据线粒体基因组,日期是160万,130万和90万年前。对于两个拥有足够核基因组进行分析的日期,日期是130万和60万年前。这两个样品的基于DNA的日期和它们在其中发现的物质的日期排列得很好。最古老的样品可能早于其存放的沉积物,因此死后可能已经移走了。 。

尽管这些日期尚不确定,但它们很明显地将其中两个样本放置为有史以来从动物身上获得的最古老的DNA。这将意味着这些猛mm象在冰河时期流行之后不久就居住在西伯利亚,尽管之前没有明显的羊毛猛ma象。他们还早于北美著名的猛mm象。

由于所有这些原因,基因组可能对猛mm象的历史有很多话要说。

他们做到了。尽管这两个年轻样本显然早于产生了更完整基因组的最新样本,但它们显然在最终产生羊毛猛mm象的同一血统上。但是最古老的网站来自一个名为Krestovka的网站,看起来完全来自一个单独的世系。虽然它与猛ma象似的分支有关,但显然与它分开了,分析表明这种分裂至少发生在180万年前。

克雷斯托夫卡(Krestovka)也没有任何直接的现代后代,这表明它可能已经作为一个独特的种群而死亡。但是它的许多DNA仍是哥伦比亚猛ma象基因组的一部分。显然,在克雷斯托夫卡(Krestovka)之后的某个时候,它的血统与羊毛猛mm的祖先杂交。结果是两个分支的基因组接近50/50的混合,其后代移居北美并形成了哥伦比亚猛mm象种群。直到很长一段时间,当他们进入北美时,才遇到了后裔,这些后裔现在是一个独特的羊毛猛mm象种群。

这些动物与后代羊毛猛ma象的适应能力也差不多。研究人员确定了5,600例猛ma象基因组蛋白质与大象蛋白质不同的情况。古代的猛mm象已经吸收了其中超过85%的变化,其中包括与头发生长,脂肪沉积,温度感应以及昼夜周期处理有关的变化。

换句话说,这些东西看起来很像毛毛猛s象,即使它们来自当时仍居住在西伯利亚的更大的猛象祖先群体的一部分。

猛mm象可能是一个相对罕见的案例,因为我们有很多遗骸,而且它们生活在世界各地,那里的DNA保存条件极佳。 但是它们也可能有很长的世代,因此它们比许多其他物种经历的种群变化要缓慢得多。 即使使这种年龄的DNA稀少,我们可能也不需要古老的DNA来获取有关我们周围物种如何形成的有价值的信息。 基于我们和猛ma,深入研究这些历史可能会带来很多惊喜。