诺丁汉特伦特大学 高加索山脉库达罗洞穴中的洞穴熊头骨，包括中更新世的头骨
信用:根纳迪巴里什尼科夫 科学家利用一根36万年前的骨头成功地对一只灭绝的穴居熊的基因组进行了测序，这是来自非永久冻土环境的任何生物体中最古老的基因组
这项由诺丁汉特伦特大学和德国波茨坦大学参与的研究揭示了巨型岩熊的新进化史，该岩熊大约在25000年前灭绝了
作为研究的一部分，研究小组发现洞穴熊和它们活着的亲戚——棕熊和北极熊——大约在1
五百万年前
他们还发现，熊进化中的许多重大事件可能是由大约一百万年前的主要全球气候变化驱动的，当时寒冷期(或冰河期)变得更长、更强烈，温暖期变得更短
洞穴熊比棕熊大，重达一吨，在更新世期间遍布欧亚大陆
它们与棕熊共存并与棕熊杂交，现代棕熊的基因组中仍有灭绝的洞穴熊的痕迹
研究人员分析的样本来自一只穴居熊，它生活在中更新世前后的南高加索，也就是现在的格鲁吉亚
最古老的脱氧核糖核酸序列以前来自冻土环境，那里的脱氧核糖核酸保存得更好
然而，在这项研究中，研究人员希望将古基因组测序的时间限制推回到更温暖的温带地区，那里是更大范围物种的家园
这项工作包括从一小块岩骨中提取古代的脱氧核糖核酸
05g)包含内耳器官的头骨的一部分，并且已知其抵抗来自外部DNA源的污染
然后，这些脱氧核糖核酸被用于测序，产生了数十亿个独立的短脱氧核糖核酸序列，这些序列代表了洞穴熊的脱氧核糖核酸和骨头在几十万年前拾取的污染物的混合物
计算分析用于从污染中对目标序列进行分类，这是通过将短序列与相关生物(在本例中为北极熊)的参考基因组进行匹配来完成的
为了更好地了解岩熊的进化，一旦研究小组获得了36万年前岩熊的基因组数据，他们就能够与3.5万年至7万年前的其他岩熊进行比较，从而提供所有主要岩熊谱系的广泛样本
因为洞穴熊样本之间的时间差如此之大，研究小组能够计算出在此期间发生了多少次基因突变
从这里，他们可以计算出穴居熊基因组中的基因突变率，以及不同谱系分化的时间
利用新计算出的突变率，研究人员发现穴居熊和它们活着的亲戚，棕熊和北极熊，从一个共同的祖先中分化出来
虽然他们之前已经表明洞穴熊与棕熊杂交，但以其突变率，他们现在能够确定这些事件的日期
这项研究进一步揭示了气候变化对物种进化的重要性，表明熊的进化——棕熊和北极熊的分化、洞穴熊谱系的分化以及洞穴熊和棕熊之间基因流的终结——都发生在大约一百万年前的同一时期，当时世界变冷了
虽然这项研究涉及分析从父母双方遗传的细胞核DNA，但以前的工作依赖于线粒体DNA，这只能追溯到母亲的祖先
研究小组发现，穴居熊在进化过程中频繁交换线粒体基因，直到现在，这才掩盖了它们真正的进化关系
“我们对整个基因组数据的分析揭示了洞穴熊新的进化史，”首席研究员Dr
阿克塞尔·巴洛是诺丁汉特伦特大学科技学院的古基因组学和分子生物科学专家，他与波茨坦大学的资深作者迈克尔·霍夫莱特教授一起参与了这个项目
他说:“我们第一次能够确定穴居熊基因组的突变率
利用这些信息，我们发现主要的气候变化可能是这些巨熊进化的一个驱动因素
" “有了脱氧核糖核酸，我们可以在灭绝动物消失很久之后破译它们的遗传密码，但是在几千年后，存在于古代样本中的脱氧核糖核酸会慢慢消失，这就为我们通常可以追溯到的时间设定了一个时间限制
" “我们的研究表明，这种神奇的分子能够比以前想象的存活更长时间，为在以前无法想象的时间范围内进行基因研究开辟了新的机会
我们分析了一个比我们以前研究过的任何骨头都要老大约七倍的岩骨，表明基因组数据可以从跨越30多万年的温带样本中获得
" “从上下文来看，这只岩熊可能生活在我们人类物种智人出现之前
" 与棕熊不同，洞穴熊是素食者
它们的名字来源于这样一个事实:它们过去常常在冬天的洞穴里冬眠，那时候许多动物因为没有长得足够肥而死去
它们灭绝的原因还不确定
人们认为，气候变化可能是一个因素，随着现代人从非洲涌入，这与他们的衰落不谋而合
洞穴熊的骨头被发现嵌入了人类的矛尖，早期人类也在洞穴墙壁上画出洞穴熊的图像
这项工作发表在《当代生物学》杂志上
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