研究人员利用线粒体基因组追踪猛犸象100万年来的进化过程

最近的一项基因组研究揭示了猛犸象谱系中跨越一百多万年的先前未知的遗传多样性，为它们的进化历史提供了新的视角。研究人员成功提取并分析了猛犸象标本中的34个新的线粒体基因组（mitogenome），其中11个来自早更新世和中更新世时期。

西伯利亚发现的猛犸象牙。图片来源：爱达伦

这些标本的年代从130万年到12.5万年不等。该研究发表在《分子生物学与进化》杂志上，重点介绍了如何利用古代DNA探索远古时期的遗传变异。

加拿大育空地区老克罗河的猛犸象臼齿（Mammuthus primigenius）。图片来源：Hans Wildschut

“我们的分析提供了前所未有的视角，让我们了解重大的深层人口事件如何随着时间的推移塑造猛犸象的遗传多样性，”斯德哥尔摩大学动物学系和古遗传学中心的研究员、该研究的主要作者 J. Camilo Chacón-Duque 博士说。

J·卡米洛·查孔-杜克

当今生物多样性的大部分是在过去250万年中进化而来的。要了解塑造这种多样性的进化过程，需要获取这一时间范围内的遗传信息。迄今为止，由于保存困难，很少有DNA样本能够超过10万年的门槛。通过从跨越一百多万年的猛犸象标本中提取DNA，这项研究展示了时间取样在表征物种进化史方面的重要性。

通过分析这些新的线粒体基因组以及此前已发表的200多个猛犸象线粒体基因组，研究人员发现，猛犸象谱系间的分化事件似乎与早更新世和中更新世时期已详细描述的种群变化相吻合。他们的发现支持了猛犸象主要谱系起源于古西伯利亚的观点，并揭示了种群动态的变化如何促成了不同遗传演化支的扩张和收缩。

洛夫·达伦

“随着测序技术成本的不断下降，线粒体基因组在某种程度上已被遗忘。然而，我们的研究表明，由于它们比核DNA更为丰富，它们对进化生物学仍然至关重要，”英国惠康基金会桑格基因组研究所研究员、该研究的共同第一作者杰西卡·A·托马斯·索普博士说道。

这项研究不仅增进了我们对猛犸象进化的理解，也为更广泛的古代DNA研究领域做出了贡献。该团队开发并应用了一种改进的分子钟测年框架，改进了利用遗传数据估算标本年龄的方法，使其超越了放射性碳测年极限。这一方法论上的进步为未来灭绝和濒危物种的研究提供了强有力的工具。

“这些结果补充了我们之前首次报告百万年前基因组的研究成果。我很高兴现在我们获得了过去百万年间采集的更多猛犸象标本的基因数据，这有助于我们了解猛犸象的多样性是如何随时间变化的，”斯德哥尔摩大学和古遗传学中心的资深作者洛夫·达伦教授说道。

该研究包括 34 个新测序的猛犸象线粒体基因组，其中 11 个可追溯到 10 万多年前，大大增加了此时间点之后的猛犸象 DNA 样本数量，突破了古代 DNA 研究的界限。

研究小组从加拿大育空地区老克罗河发现的一个标本中，鉴定出北美已知最古老的猛犸象 DNA，其历史可追溯到 20 多万年前。

他们的研究结果证实了之前的研究（van der Valk 等人，2021），表明大约一百万年前的猛犸象与后来的猛犸象并不十分相似。

该研究改进了基于 DNA 的估算古代标本年龄的方法，为更准确地重建进化历史铺平了道路。

这项研究将尖端分子技术与计算技术的进步相结合，凸显了深时DNA在揭示灭绝物种遗传历史中的关键作用。未来的研究或许可以将这些方法应用于其他早已灭绝或濒危的物种，从而进一步丰富我们对进化生物学的理解。