一支國際科研團隊近日成功從一具約4萬年前的長毛猛獁象遺骸中測序出RNA分子,創下古代RNA研究的最早年代紀錄,為重建遠古動物生前最後時刻的生理狀態打開新窗口。這一標本來自一頭昵稱為“尤卡”(Yuka)的長毛猛獁,在西伯利亞永凍土中被完好保存,其腿部軟組織為本次研究提供了罕見材料。
與記錄遺傳藍圖的DNA不同,RNA反映的是某一時間點處於“開啟狀態”的基因,因此更接近“生前現場記錄”。但RNA比DNA脆弱得多,通常在未被妥善保存的情況下數日內就會分解,這也是過去古代遺骸中幾乎難以找到可信RNA證據的原因。研究人員推測,細胞內RNA酶是主要破壞者,因此特意選擇死亡後迅速凍結的猛獁樣本,提高保存完好RNA的可能性。
團隊從10頭長毛猛獁的肌肉和皮膚軟組織中採集樣本,這些個體年代跨度約為1萬至5萬年前。在嚴格無污染條件下,他們採用專門針對嚴重降解核酸的提取流程分離RNA,並從同一批樣本中提取DNA,以比對驗證所獲RNA信號確屬猛獁本體,而非人類、微生物或沉積物植物等外源污染。分析結果顯示,這些RNA序列與肌肉組織特徵高度吻合,大大增強了數據的可靠性。
測序後,科研人員共識別出340多種具編碼功能的信使RNA,以及900多種非編碼RNA和大約60種微小RNA。肌肉組織的基因表達圖譜表明,樣本中以慢肌纖維相關基因為主,暗示長毛猛獁的肌肉更擅長耐力活動,適應在寒冷草原上長距離跋涉。與此同時,RNA中還出現了與代謝調節和應激相關的分子信號,顯示動物在死亡前可能經歷過生理壓力,這與此前“尤卡”曾遭洞獅攻擊或被其啃食的推測相呼應。
這項研究還意外解決了關於“尤卡”性別的長期爭議。早期基於外觀和部分DNA分析的結果將其標記為雌性,但最新的RNA與DNA數據均檢測到Y染色體標記,證實這頭猛獁實際上為雄性。研究團隊成員表示,得出這一結論讓人鬆了一口氣,因為“尤卡”在所有樣本中RNA數據質量最佳,又恰好是此前性別記錄與新結果不一致的唯一個體。
研究負責人之一洛夫·達倫(Love Dalén)指出,未來若能在更多古生物樣本中成功提取RNA,將有助於回答“哪些基因真正塑造了這些已滅絕物種的外形與適應性”這一核心問題。他舉例稱,若能分析猛獁毛囊中的RNA表達模式,就有機會鎖定在毛髮生長過程中處於活躍狀態的關鍵基因,進一步縮小與猛獁“毛茸茸”特徵相關的候選基因範圍。相關研究論文已刊登於《細胞》(細胞)期刊,由斯德哥爾摩大學等機構聯合完成。