來自哥本哈根大學(xué)的研究人員，針對生存于大約70萬年前的一匹馬的骨骼殘余物中的DNA分子進(jìn)行了測序和分析，生成了完整的基因組序列。這是迄今為止測序的最古老基因組，相比于以往記錄的，來自西伯利亞丹尼索瓦（Denisova ）洞穴有著8萬年歷史的原始人類基因組，要古老近10倍。這一基因組還以新的視角闡釋了馬進(jìn)化的幾個(gè)方面。研究結(jié)果發(fā)表在6月26日的《自然》（Nature）雜志上。

澳大利亞格里菲斯大學(xué)的David Lambert和丹麥奧蘭克大學(xué)的Craig Millar在一篇附隨評論中寫到：“該研究提出了一個(gè)誘人的觀點(diǎn)：在適合的環(huán)境條件下，或許能夠重新獲得數(shù)百萬年歷史的完整基因組。”

論文的主要作者、哥本哈根大學(xué)地質(zhì)遺傳學(xué)中心的Ludovic Orlando，在芬蘭首都赫爾辛基世界科學(xué)記者聯(lián)盟（World Conference of Science Journalists）召開的一次新聞發(fā)布會上說，事實(shí)上，即便在氣候溫和的環(huán)境中，也有可能重新獲得大約有50萬年歷史的DNA。這為獲得來自如海德堡人（Homo heidelbergensis，距今60萬年）和直立猿人（Homo erectus）等祖先人類樣本的基因組信息，提供了可能性。

Lambert和Miller寫到：“將這樣的基因組信息，與丹尼索瓦人和穴居人基因組相結(jié)合，將無疑能夠闡明人類和我們的古人類祖先的進(jìn)化史。”

2003年，Orlando和同事們在加拿大育空地區(qū)（Yukon Territory）的永久凍土中，發(fā)掘出了一個(gè)骨骼化石碎片。這一骨碎片來自于一匹馬的腿，距今大約56-78萬年。利用來自這一骨碎片的樣本，研究人員采用第二代Illumina儀器，以及第三代工具Helicos平臺進(jìn)行了測序。采用Helicos平臺，不需像從前一樣進(jìn)行DNA擴(kuò)增，就可以實(shí)現(xiàn)單分子測序，由此降低了污染的風(fēng)險(xiǎn)，提高了對內(nèi)源性DNA小片段的獲取。盡管Helicos平臺讀取的樣本中馬DNA的比例只有4.21%，已足夠生成一個(gè)全基因組草圖。

為了進(jìn)行比較，研究人員還對一匹距今4.3萬年的馬、5個(gè)當(dāng)代馴化馬品種、一只驢以及一匹普氏野馬（Prezwalski’s horse，被認(rèn)為是地球上最后幸存的真正野馬）的基因組進(jìn)行了測序。利用這些數(shù)據(jù)解答了關(guān)于馬進(jìn)化的幾個(gè)問題。首先，研究人員計(jì)算出了馬屬所有物種，包括現(xiàn)代馬、驢和斑馬最近的共同祖先存在的時(shí)間，在400-450萬年之前，比原來認(rèn)為的時(shí)間要早兩倍。“因此它們有長達(dá)兩倍的時(shí)間來進(jìn)化成為我們今天稱為的馬屬群，”研究的共同作者、地質(zhì)遺傳學(xué)中心的Eske Willerslev說。

研究小組還發(fā)現(xiàn)，沒有基因組數(shù)據(jù)表明，普氏野馬與馴化馬進(jìn)行了交配，因此證實(shí)了它確實(shí)是最后的真正的野馬。“沒有在這些馬中發(fā)現(xiàn)馴化遺傳學(xué)，”Willerslev說。此外，普氏野馬還保留了顯著的遺傳多樣性，就這些物種的未來而言這是一個(gè)好消息。

研究人員還在馴化馬中發(fā)現(xiàn)了與嗅覺和免疫系統(tǒng)相關(guān)的一些基因正選擇的證據(jù)，表明這些基因有可能成為馴化的遺傳標(biāo)記。

然而，對于大多數(shù)研究人員而言，該研究的真正意義在于，它將古基因組學(xué)的時(shí)間范圍向后推動了近10倍。“在這項(xiàng)研究之前，許多專家都認(rèn)為，不太可能重新獲得來自這一時(shí)期樣本的基因組，因?yàn)樵谝粋€(gè)生物體死亡后DNA快速地降解成了更短的片段，”Lambert和Miller在他們的評論中寫道。

Willerslev認(rèn)為，獲得這一壯舉的主要原因可能在于，骨骼被埋藏在極冷的永久凍土中。盡管對于這樣的一個(gè)古老的樣本而言它相對完好，DNA的“保存仍然超級差”。事實(shí)上，是多虧了近年來包括單分子測序在內(nèi)的DNA測序技術(shù)不斷的取得進(jìn)展，信息學(xué)不斷得到改進(jìn)，研究人員才能夠從殘存的短DNA片段中獲得全基因組。有趣的是，他們還利用了質(zhì)譜技術(shù)對73個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行了測序，其中包括諸如凝血因子等一些血液肽，表明了這一蛋白質(zhì)組學(xué)方法活血也可適用于保存完好的古代標(biāo)本。

Orlando說：“我們驚訝于樣本的質(zhì)量。我們不僅打破了確定最古老基因組特征的記錄，時(shí)間提高了近一個(gè)數(shù)量級……我們還發(fā)現(xiàn)了一大堆的組學(xué)方法可用于確定深遠(yuǎn)進(jìn)化過程的特征。”