透過這些珍貴的RNA,我們得以一窺這頭年輕長毛象生命的最後時刻。
2010年,象牙獵人在西伯利亞北極海岸附近的河岸上,發現了一具年幼長毛象的木乃伊。這頭被冰封了將近4萬年的長毛象,因為出土位置靠近尤卡基爾村(Yukagir),而取名為「尤卡」(Yuka)。永凍層將牠的遺骸保存得相當完整,身上留有紅色毛皮、扭曲的象鼻,甚至連大腦都完好無損。
最近有專家在研究報告中指出,尤卡的身體組織還保存了另一種罕見的史前珍寶:核糖核酸(RNA)的殘留痕跡。RNA是維持生命活動不可或缺的遺傳分子,但通常在生物死亡後不久便會分解。這項發表在《細胞》(Cell)期刊上的研究成果,是目前發現最古老的RNA序列,也是人類首度有機會從長毛象(wooly mammoth)體內提取這些分子。
數十年以來,科學家一直在研究從像尤卡這樣保存良好的長毛象標本中取得的古代DNA片段。這些遺傳物質片段有助建構長毛象的基因組,讓我們了解長毛象與現存大象的親緣相近程度。
然而,研究人員一直很難找到古代RNA的痕跡。這類化合物通常以單股分子的形式存在,負責啟動特定基因並協助製造重要蛋白質,但是比DNA容易分解。
「我們可以透過古代RNA了解某個組織中有哪些基因處於啟動或活躍狀態,」斯德哥爾摩大學的演化基因組學家,也是這項新研究共同作者的樂弗.達蘭(Love Dalén)表示:「若單憑DNA,永遠無法知道這些。」
RNA也因為與病毒的關係密切而聞名,有些病原體會將自身的遺傳訊息儲存在RNA鏈中,例如流感病毒和冠狀病毒(包括導致新冠肺炎的SARS-CoV-2病毒)。達蘭認為,古代RNA將成為找出冰河時期病毒痕跡的關鍵,而這些殘餘痕跡常與木乃伊化的巨型動物一同保存下來。
研究團隊對尤卡做了RNA病毒篩檢,發現這頭年輕長毛象的健康狀況算是不錯,但未來若是發現其他史前遺骸,其中的遺傳物質或許會藏有古代病原體的痕跡。達蘭表示:「如果有人研究的標本組織中病毒量相對較高,我們應該可以分離出這些RNA病毒。」
尋找古代RNA
以往,研究人員大多認為RNA太過脆弱,無法留存超過幾個世紀,更不用說幾千年了。但是近期的研究對這項假設提出了挑戰。2023年,達蘭和研究團隊從一具已在博物館收藏超過130年的袋狼(Tasmanian tiger,又名塔斯馬尼亞虎,現已全部滅絕)標本中,成功取得來自皮膚和肌肉組織的RNA。此外在2017年,就有其他研究人員從5300年前的冰人奧茲(Ötzi the Iceman)木乃伊胃部組織中,提取出更古老的RNA。
為了找到更古老的RNA,達蘭和團隊同仁鎖定來自西伯利亞北部永凍層的標本作為研究重點。隨著這個地區的永久凍土逐漸解凍,當地居民和科學家接連發現多具驚人的遺骸,包括一隻木乃伊化的幼年劍齒虎,以及大量仍保留皮膚與肌肉組織的長毛象標本。
達蘭的研究團隊檢查了尤卡和其他九頭西伯利亞長毛象的標本,成功從其中三頭長毛象的組織中分離出RNA,不過尤卡的RNA片段最長,而且唯有牠保留了啟動肌肉發育基因所需的關鍵RNA分子。
這些RNA分子也成為重要線索,讓我們得以推測這隻年輕長毛象生命的最後時刻。比方說,科學家觀察到大量代表細胞壓力反應的RNA片段。
「如此看來,尤卡死前的生活壓力很大,而這種壓力最終銘印在牠肌肉的分子結構中。」哥本哈根大學博士後研究員、也是這項新研究主要作者的埃米利奧.馬爾莫(Emilio Mármol)說。馬爾莫表示,有些科學家推測這頭年輕的長毛象先是遭到穴獅(cave lion)攻擊,後來又掉進淺湖或池塘中,但很難確定實際情況究竟如何。
性別逆轉
早期有多項研究根據解剖特徵分析,認為尤卡是一頭年輕的雌性長毛象。但研究團隊在篩選尤卡的遺傳物質以尋找RNA痕跡時,又有了另一項驚人發現:根據尤卡的基因,這頭年輕長毛象其實是雄性,推翻了先前的研究結論。
一開始,研究團隊以為是搞錯了長毛象的樣本。為了驗證他們的發現,研究人員還檢驗了另外兩個研究尤卡的團隊所收集的古代DNA片段,證實這頭長毛象同時擁有X染色體和Y染色體。
在密西根大學研究長毛象的古生物學家丹尼爾.費雪(Daniel Fisher)雖然沒有參與這項新研究,但他表示對於這個逆轉並不覺得驚訝。「這些資料本就不容易解讀,更何況尤卡的遺體在死後發生相當嚴重的損傷。」他說。費雪認為,確認尤卡在生理上是雄性一事,將促使研究者重新檢視這頭知名長毛象生命歷程中的幾個層面,例如牠的成熟和成長過程。
復活長毛象的意義
達蘭指出,雖然近年來「讓長毛象復活」的概念備受媒體關注,但這篇新研究中主要提到的RNA片段,對於復活滅絕物種基本上沒有什麼作用。原因在於這些RNA是控制肌肉發育的基礎遺傳機制,而長毛象和現代象的基礎遺傳機制其實大致相同。
不過演化生物學家貝絲.夏皮羅(Beth Shapiro)表示,發現古代RNA是重要的科學里程碑,最終仍可能有助於復活滅絕物種。夏皮羅本身並未參與這項新研究,她是Colossal Biosciences公司的科技總監,該公司嘗試透過基因工程,讓長毛象以及其他多種滅絕物種重新復活。(達蘭也是Colossal Biosciences科學顧問委員會的成員。)
「未來,我們應該能藉由這種方式來探索已滅絕物種和現存物種在基因表現上的差異。」夏皮羅表示。
比方說,我們或許可以找出讓長毛象擁有蓬鬆毛皮的基因。達蘭指出,如果能在長毛象的毛囊中找到古代RNA,就能釐清啟動毛髮相關基因的遺傳路徑,或許科學家就可以在現代物種身上重現牠們那身厚密的毛皮。
他對於這種可能性深感興趣:「說真的,誰不想知道是哪些基因讓長毛象長成那副毛茸茸的模樣?」
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