古DNA技术如何发展?付巧妹团队称“浪里淘金”未来可期( 二 )
DNA捕获技术不仅使得对古DNA的测序效率大大提高 , 还能有效从一些“棘手”的样本中得到足够的数据用以分析 。一个典型的例子是付巧妹团队去年发表在《细胞》杂志上的古代南方人群的基因组研究 。中国南方温暖潮湿的环境和当地的酸性土壤都不利于古DNA的保存 , 使得这片区域的古DNA研究一度处于空白状态 。利用DNA捕获技术 , 付巧妹团队成功获取30个古南方人群的基因组信息 , 从而揭示出一万余年以来东亚和东南亚交汇处的人群遗传史 。
付巧妹团队透露 , 最近 , 古DNA研究人员进一步挑战极限 , 他们脱离化石的桎梏 , 直接从“土”(沉积物)里提取古DNA 。这项技术已成功应用在丹尼索瓦洞和白石崖溶洞中 , 成功获取数万年前的古老型人类的DNA 。
未来可期:提升效率拓展视野、着眼人类健康
付巧妹团队指出 , 虽然古DNA领域研究成果丰硕 , 但古DNA研究却一直充满艰辛和挑战 。古DNA本身极易受到污染 , 其实验过程也极为精细 , 以往古DNA提取和建库几乎全程都依赖人工操作 。最近 , 在全球少数几个实验室中 , 部分古DNA实验步骤成功整合到全自动移液机器人平台中 , 不仅极大节省人力和物力 , 还减少了人工操作引入污染的风险 。不过 , 目前样品的前处理步骤仍只能依赖人工 , 如何把这项耗时耗力的工作整合到自动化体系中 , 是古DNA实验技术的需要攻克的下一道难关 。
另外 , 古DNA技术的应用远不止于人类古基因组 。通过古微生物DNA信息追溯古代疫病流行和共生微生物演化、利用古表观遗传学信息探究古代动物和环境的相互作用 , 以及利用古蛋白质探索更大时间尺度的人类演化等 , 都是古分子的重要分支方向 。如何更有效地获取这些信息 , 并将信息进行多维度结合 , 将是未来研究的难点之一 。
付巧妹团队表示 , 古DNA是带着时间刻度的遗传信息 , 它从独一无二的视角书写人类数万年来的演化与适应 。这些岁月的痕迹不仅记录了人类的遗传历史 , 还在持续地影响着现今人群的生理和健康 。当今人们一些重要功能基因单倍型就推测来自于已灭绝古人类 , 这些基因涉及到先天免疫、脂代谢、高海拔适应性、肤色、新冠重症易感性等 。还有东亚人群特有的与头发和牙齿表型相关的基因型 , 也是在末次盛冰期(距今约2.65万-1.9万年)快结束或之后不久的时间里频率升高 , 推测与环境适应性相关 。
然而 , 还有很多古DNA研究发现的特殊基因型的功能尚未确定 。“在未来 , 可以通过构建动物模型并结合基因编辑技术对这些发现进行验证 。结合古DNA技术与现代前沿分子生物学技术 , 我们将能更清晰地理解演化史对我们当今人类健康的影响 。”付巧妹团队总结说 。
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