科学家发现4万年前猛犸象RNA，仍藏着许多秘密

“通过RNA，我们能获取哪些基因处于‘激活’状态的直接证据，得以一窥末次冰期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·马尔莫尔表示。他曾是斯德哥尔摩大学的博士后研究员，现就职于哥本哈根的环球研究所。在斯德哥尔摩大学期间，他与SciLifeLab以及斯德哥尔摩大学和瑞典自然历史博物馆联合成立的古遗传学中心的研究人员开展了合作。

为何古代RNA至关重要
了解史前基因如何发挥作用和被激活，对于深入研究灭绝物种至关重要。科学家们多年来通过分析猛犸象DNA来重建其基因组和进化关系，但RNA在很大程度上一直难以获取。由于RNA在生物死亡后会迅速分解，许多研究人员曾认为，对于数千年前灭绝的动物，RNA不可能存活足够长时间供研究。

“我们获得了从西伯利亚永久冻土中出土的保存异常完好的猛犸象组织，希望其中仍含有被时间冻结的RNA分子，”埃米利奥·马尔莫尔补充道。

“我们之前已将DNA恢复的极限推至百万年以上。现在，我们想探索能否将RNA测序的时间进一步提前，超越以往研究，”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。

测序到的最古老RNA
研究人员在尤卡（一头约4万年前死亡的幼年猛犸象）的冷冻肌肉组织中，发现了不同的基因表达模式。在猛犸象基因组的2万多个蛋白质编码基因中，只有一部分处于活跃状态。他们检测到的RNA分子编码参与肌肉收缩和应激代谢反应的蛋白质。

“我们发现了细胞应激的迹象，这或许并不意外，因为此前研究表明尤卡在死亡前不久曾遭到洞狮袭击，”埃米利奥·马尔莫尔说。

他们还发现了许多参与猛犸象肌肉内基因活性调控的RNA分子。

古代微小RNA证实猛犸象信号的真实性
“非蛋白质编码RNA，如微小RNA，是我们最令人兴奋的发现之一，”斯德哥尔摩大学温纳-格伦研究所分子生物科学系及SciLifeLab的副教授马克·弗里德兰德说。

“我们在猛犸象组织中发现的肌肉特异性微小RNA，是古代基因调控实时发生的直接证据。这是首次实现此类研究，”他表示。

这些微小RNA有助于证实这些遗传信号确实源自猛犸象。

“我们在某些微小RNA中发现了罕见突变，为其猛犸象起源提供了确凿证据。我们甚至仅基于RNA证据就检测到了新基因，这在如此古老的遗迹中前所未有，”挪威北极大学博物馆（UiT）的副教授巴斯蒂安·弗洛姆指出。

RNA的存活时间远超预期
“RNA分子的存活时间可能比之前认为的要长得多。”

“我们的结果表明，RNA分子的存活时间远超预期。这意味着我们不仅能够研究不同灭绝动物中哪些基因处于‘激活’状态，还能对保存在冰期遗迹中的RNA病毒进行测序，如流感病毒和冠状病毒，”洛夫·达伦说。

展望未来，该团队希望将史前RNA与DNA、蛋白质及其他保存下来的生物分子相结合。

“此类研究可能从根本上重塑我们对灭绝巨型动物及其他物种的理解，揭示众多此前一直被时间冻结的隐藏生物学层面，”埃米利奥·马尔莫尔总结道。

长毛猛犸象及其消失
长毛猛犸象曾漫步于欧亚大陆和北美的冰原，完美适应末次冰期（约11.5万至1.15万年前）的生活。它们身披厚毛，长着弯曲的象牙，体型高大，在横跨北半球的广阔草原上觅食。但随着气候变暖，长毛猛犸象逐渐消失，最后一小群在偏远的北极岛屿上存活至约4000年前。