首次從滅絕動(dòng)物身上提取到RNA！復(fù)活古生物曙光乍現(xiàn)？

作者：陳佳君

一直以來(lái)，科學(xué)家都渴望能夠從古老的生物樣本中提取RNA。但這個(gè)愿望要比想象中的艱難得多。2023年9月，在一篇發(fā)表于《基因組研究》雜志上的論文中，研究人員終于首次成功地從一種已滅絕的動(dòng)物，也就是袋狼的標(biāo)本中提取了RNA，并對(duì)RNA進(jìn)行測(cè)序。

收藏于博物館中的袋狼標(biāo)本。（圖/Emilio MármolSánchez (photograph) and Panagiotis Kalogeropoulos.）

非凡的物種

袋狼（Thylacinus cynocephalus），是一種食肉的有袋類(lèi)動(dòng)物，它的下巴可以張開(kāi)超過(guò)80度的角度。它看起來(lái)有點(diǎn)像狗，但由于它茶色的皮毛上部分附有條狀的、像老虎一樣的斑紋，所以也被稱(chēng)為塔斯馬尼亞虎（Tasmanian tiger）。

作為一種位于食物鏈頂端的兇猛動(dòng)物，袋狼曾經(jīng)遍布在澳大利亞。但不幸的是，在19世紀(jì)，它們經(jīng)常遭到人類(lèi)的獵殺。到了19世紀(jì)末，每殺死一只成年袋狼，就能得到相應(yīng)的賞金，這導(dǎo)致了袋狼的數(shù)量不斷地減少。1936年，最后一只為人所知的袋狼死于澳大利亞塔斯馬尼亞州的一家動(dòng)物園。

DNA vs RNA

近年來(lái)，一些科學(xué)家已經(jīng)成功地繪制了袋狼的基因圖譜。但這些研究都基于DNA，而非RNA。像DNA一樣，RNA也可以攜帶遺傳信息，并且在生物體內(nèi)承擔(dān)著很多其他功能。但與DNA的常見(jiàn)的雙鏈形式不同，RNA通常是以單鏈形式存在的。相對(duì)來(lái)說(shuō)，DNA是比較穩(wěn)定的，科學(xué)家可以從生活在一百多萬(wàn)年前的已滅絕古生物體內(nèi)提取出古DNA；但RNA就不太穩(wěn)定，而且在自然界中存在很多能夠分解RNA的酶，這使得想要從早已死亡的組織中提取RNA變得異常困難。

為什么需要提取RNA呢？這是因?yàn)镽NA能夠?yàn)檠芯咳藛T提供有關(guān)滅絕物種迄今為止尚未被探索的附加信息，比如細(xì)胞的種類(lèi)不同時(shí)，就會(huì)有著不同的信使RNA，RNA還會(huì)參與到很多基因的調(diào)控機(jī)制中。

RNA序列

在新的研究中，研究人員分析了保存在斯德哥爾摩自然歷史博物館中的袋狼標(biāo)本。這個(gè)標(biāo)本在室溫條件保存了一個(gè)多世紀(jì)。研究人員從中提取了三個(gè)肌肉樣本和三個(gè)皮膚樣本，每個(gè)樣本的重量約為80毫克。

考慮到標(biāo)本的年齡和保存狀態(tài)，研究人員預(yù)計(jì)可能存在于組織基質(zhì)中的歷史RNA序列具有明顯的碎片化。因此，他們使用了針對(duì)小RNA分子的RNA提取方案，對(duì)獲得的六個(gè)組織樣本中的每一個(gè)進(jìn)行提取。

研究人員分別從這些樣本中提出并純化出了8190萬(wàn)和2.236億個(gè)RNA片段。在去除重復(fù)序列和非常短的序列后，他們從肌肉組織中鑒定出150萬(wàn)個(gè)RNA序列，從皮膚組織中鑒定出280萬(wàn)個(gè)RNA序列。

他們還根據(jù)皮膚和肌肉組織中的RNA，辨別出這些不同組織類(lèi)型之間的差異。不出所料，皮膚樣本中含有高水平的與角蛋白（皮膚、頭發(fā)和指甲中的蛋白質(zhì)）相關(guān)的RNA，而肌肉樣本中含有高水平的肌纖維蛋白（如肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白）相關(guān)的RNA。

重要意義

毫無(wú)疑問(wèn)，這是一項(xiàng)非凡的成就，因?yàn)樘崛」臨NA的難度非常大，尤其是這個(gè)標(biāo)本是在室溫下保存的，而非保存于無(wú)菌或冷凍條件下。這次的研究結(jié)果具有幾個(gè)重大的意義：

一、這些發(fā)現(xiàn)在一定程度上改變了研究人員看待大量收藏在博物館中的標(biāo)本的方式；

二、研究人員還檢測(cè)到了RNA病毒的痕跡，為研究古病毒打開(kāi)了大門(mén)；

三、這項(xiàng)研究為古RNA測(cè)序技術(shù)的發(fā)展注入了全新的活力。未來(lái)，當(dāng)古RNA技術(shù)越來(lái)越成熟之后，就可以通過(guò)將DNA和RNA測(cè)序結(jié)合起來(lái)，從而開(kāi)創(chuàng)古遺傳學(xué)的新時(shí)代；

四、這次的研究結(jié)果不僅為袋狼生物學(xué)提供了新的線索，而且還有可能為復(fù)活袋狼提供信息。

盡管，我們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)還無(wú)法看到滅絕動(dòng)物被復(fù)活，但我們可以期待在不久的將來(lái)，研究人員也能夠從數(shù)萬(wàn)年前的猛犸象樣本中提取出RNA，而這也將為復(fù)活猛犸象帶來(lái)全新的希望。

本文為科普中國(guó)·星空計(jì)劃扶持作品

作者：原理

審核：葉盛 北京航空航天大學(xué)教授

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

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