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恐龙没有DNA?

了解科学家如何从化石骨骼中提取DNA,以及古代遗传物质分析所面临的挑战。

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恐龙的DNA能从它们的化石骨骼中提取出来吗?不久前,这个想法根本不会被考虑。但是随着检测和扩增微量DNA的敏感新方法的出现,近年来一些研究人员声称已经从化石叶子、恐龙骨骼和被困在琥珀中的昆虫等来源中分离出了微小的古代遗传物质片段。这些说法有多可靠?加州拉霍亚斯克里普斯海洋研究所的杰弗里·巴达(Jeffrey Bada)表示,其中大多数可能无效。他和他的同事们找到了一种方法来区分真实的古代DNA片段和更有可能是来自与化石接触过的土壤或地下水中的污染物DNA。

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该方法不直接观察DNA,而是测量氨基酸(蛋白质的亚基)随时间分解的情况。当动物死亡时,其细胞(包括骨细胞)中的氨基酸开始降解,扭曲成其原始形状的镜像。三年前,巴达发现一种特定的氨基酸——天冬氨酸的降解速率与DNA的降解速率非常匹配。巴达意识到,这一发现可能提供一种交叉检查化石中的DNA是否真正古老的方法。如果样本中的天冬氨酸已经大部分降解,那么样本中的DNA就不太可能以某种方式保持完整。

巴达将他的想法告诉了慕尼黑大学的分子生物学家斯万特·佩博(Svante Pääbo),当时佩博是加州大学伯克利分校的客座教授。巴达和佩博着手检查了几个样本,年代从50年到40,000年不等。其中一些样本已知含有未受污染的DNA;另一些样本已知受到污染。他们发现,当样本中约10%的天冬氨酸分解时,样本中也无一例外地不含古老的DNA。

研究人员接着查看了据称已经产生古代DNA的化石,包括从犹他州一个煤矿中回收的恐龙骨骼和一根霸王龙骨骼。巴达说,在所有情况下,天冬氨酸都已降解到如此程度,以至于他们检查的任何化石中的DNA极不可能是古代的。

巴达估计,在温带气候下,DNA在骨骼中最多能完好保存几千年,而在阿拉斯加或南极洲等寒冷气候下,可能能保存10万年。他说,这一规则的例外情况是保存在琥珀中的昆虫DNA。巴达和佩博在他们研究的任何琥珀样本中几乎没有发现氨基酸降解,即使有些样本已有1.3亿年的历史。巴达说:“琥珀是一种很好的保存介质。它是防水的,当你把水从系统中排出时,降解就很少了。”

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