隨著古代DNA(aDNA)研究的進展,科學家們逐漸揭開了難以置信的歷史與自然界之謎。從冰凍的猛瑪象牙齒到深埋的琥珀,這些古老的基因檔案讓我們得以窺視過去生物的生活與環境,特別是恐龍的進化歷程。
古代DNA是從古老的來源(通常是標本,也包括環境DNA)中提取的DNA。這些DNA的分解過程(包括交聯、去胺和碎片化)使其比當代基因物質更為破損。即便在最佳的保存條件下,樣品中可供測序技術使用的DNA通常限制在40萬到150萬年之間。2022年,研究人員在格林蘭從沉積物中提取出的兩百萬年前的基因物質,至今被認為是發現的最古老DNA。
1984年,加州大學伯克利分校的研究團隊首次成功提取了喬伽(Quagga)博物館標本中的DNA,打開了古代DNA研究的先河。接下來,瑞典科學家斯凡特·帕博(Svante Pääbo)發現透過各種人類樣本提取DNA,這些樣本最早可追溯至數千年前。隨著聚合酶鏈反應(PCR)的發展,古代DNA的研究迅速進步,進一步促進了這一領域的發展。
1990年代,研究組陸續聲稱成功提取了數百萬年前的DNA,包括從琥珀中提取的昆蟲和植物DNA。然而,1994年報導的從恐龍骨頭中提取到的DNA卻引發質疑。儘管科學界開始懷疑這些結果的真實性,許多關於古DNA的興趣卻愈加高漲。
2000年後,古代DNA研究領域迎來了一場革命。更便宜的高通量新一代測序(NGS)技術的出現,使研究者能夠重建古生物或滅絕生物的基因組,這為古代DNA研究帶來了全新的視野。
2022年,斯凡特·帕博因其對滅絕人類基因組的研究獲得諾貝爾生理學或醫學獎,為古代DNA的研究增添了重要的里程碑。相同年度,科學家在格林蘭的沉積物中發現的兩百萬年前基因物質,再次打破了古DNA的發掘紀錄。
古代DNA樣本的降解過程以及環境污染問題,使得古DNA的研究充滿挑戰。
儘管古DNA技術逐步提高,降解過程依然是該領域的主要難題。過去的研究結果,有時因樣本污染而受到質疑,使得真實的數據分析變得困難。
隨著研究的進展,對提取的DNA進行認證的重要性愈發突出。依據去胺化的DNA特徵,科學家現在能夠推斷一份樣本是否來自古代,而不僅僅是近期污染。這使得古DNA的研究更加可靠。
有關非人類的古DNA研究,已經取得了一系列重要成果,例如提取來自數千年甚至數十萬年前的動植物DNA,並進行基因組分析,這些發現不僅具有歷史意義,還幫助我們了解過去生物的生態環境。
人類相關的古DNA研究——從木乃伊到骨骼,這些樣本被廣泛採集並分析。這不僅對人類的起源與演化提供了關鍵線索,同時也引發了對汙染問題及其影響的討論。
當前的研究不僅幫助我們更好地理解過去生物的基因組,還讓我們思考我們人類的身份與過去。關於古代DNA的研究仍不斷深入進行,揭示了遙遠歷史中的許多秘密。這些古基因可能會成為未來人類及其他物種行為模式的關鍵,那麼,究竟古代的基因會帶給我們什麼樣的啟示呢?