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科學家“復活”石器時代分子

來源: 科技日報   日期:2023-05-05  責編: 殷緒江  
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   古代基因組重建和生物技術(shù)的突破正在揭示舊石器時代微生物豐富的分子秘密。在最新一期《科學》雜志上發(fā)表的研究中,德國萊布尼茨天然產(chǎn)物研究和感染生物學研究所、馬克斯·普朗克進化人類學研究所以及美國哈佛大學領(lǐng)導的跨學科研究團隊重建了更新世以前未知細菌的基因組,并由此建立了一個平臺以恢復古代細菌的天然產(chǎn)物。
   當一個生物體死亡時,它的DNA會迅速降解并分裂成許多微小的碎片??茖W家可通過將這些DNA片段與數(shù)據(jù)庫進行匹配來識別其中的一些片段,但大多數(shù)古代DNA無法與當今已知的任何東西相匹配。這個問題長期以來一直困擾著科學家。近年來計算技術(shù)的進步使得將DNA片段重新組合在一起成為可能,就像拼圖一樣,或可重建未知的基因和基因組。
   經(jīng)過3年的測試和優(yōu)化,科學家取得了突破,實現(xiàn)了長度超過100000個堿基對的DNA片段,并恢復了廣泛的古代基因和基因組。他們現(xiàn)在可從數(shù)十億個未知的古代DNA片段開始,系統(tǒng)地將它們整理成冰河時代失傳已久的細菌基因組。
   團隊專注于重建牙結(jié)石細菌基因組,這些牙齒來自12個生活在公元前102000年到40000年的尼安德特人,34個生活在公元前30000年到150年的古人類,以及18個現(xiàn)代人類。牙結(jié)石是身體中唯一會在一生中經(jīng)常變成化石的部分,它會將活的牙菌斑變成礦化細菌的“墓地”,研究人員以此重建出了之前未被描述過的細菌物種。
 團隊還使用合成分子生物技術(shù)工具,讓活細菌產(chǎn)生了由古老基因編碼的化學物質(zhì)。這是該方法首次成功應(yīng)用于古代細菌,導致發(fā)現(xiàn)了一個新的微生物天然產(chǎn)物家族,研究人員將其命名為“古呋喃”。這是獲取地球過去微生物隱藏的化學多樣性的第一步,等同于為天然產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)增加了一個新時間維度。





 

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