剑桥大学 哥本哈根大学的助理教授迈克·温瑟·彼得森对洞穴沉积物进行了DNA采样
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甘迪 科学家首次对土壤中的古代DNA进行了测序，这一进展将改变从进化到气候变化的所有已知事物
这些发现被描述为基因组学的“登月”，因为研究人员将不再需要依靠寻找和测试化石来确定基因祖先、联系和发现——这要归功于16000年前在墨西哥一个偏远的山洞里排便的石器时代黑熊
哥本哈根大学伦德贝克基金会地球遗传学中心的一组科学家，在该基金会主任、剑桥大学圣约翰学院研究员埃斯克·威勒斯列夫教授的带领下，利用奇基惠特洞穴中发现的微小DNA片段，重建了动物、植物和细菌的基因组
今天(2021年4月19日)发表在《当代生物学》上的这一结果是首次从土壤和沉积物中对环境DNA进行测序，其中包括从洞穴样本中提取的石器时代美国黑熊的古代DNA图谱
这种“科学第一”具有更广泛的意义，因为它提高了科学家研究动物、植物和微生物进化的能力，这被誉为种群遗传学“全新时代”的黎明
由于过去五年的先进技术和理解，这项工作是可能的
这是因为使用来自土壤样本的高度碎片化的DNA意味着科学家不再需要依靠来自骨骼或牙齿的DNA样本来获得足够的遗传物质来重建古代DNA的轮廓，这为可以测试和研究的东西开辟了领域
这些样本包括北美最熟悉和最常见的熊——美国黑熊——的祖先的粪便和尿滴，这使得科学家能够重现这种动物两个物种的全部遗传密码
第一种是石器时代的美国黑熊，第二种是一种已经灭绝的短脸熊，叫做Arctodus simus，在12000年前灭绝了
威勒斯列夫教授说:“当动物或人类大小便时，生物体的细胞也会被排出体外
我们可以在土壤样本中检测到这些细胞的脱氧核糖核酸片段
利用极其强大的测序技术，我们首次基于这些片段重建了基因组——基因图谱
我们已经表明，毛发、尿液和粪便都提供遗传物质，在适当的条件下，这些物质可以存活10000年以上
“在世界各地，每个参与古代DNA研究的科学工作者都认识到需要从土壤或沉积物中发现的碎片重建基因组
第一次能够做到这一点意味着我们开辟了一个新的领域
对土壤中发现的脱氧核糖核酸进行分析，有可能拓展从物种进化到气候变化发展的方方面面——这是基因组学的登月，因为化石将不再需要
" 一组科学家进入墨西哥的奇奎伊特洞穴
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甘迪 采集样本的奇基维特洞穴位于海拔2750米的高海拔地区
发现了近2000件石器和被称为薄片的小工具碎片
同一组科学家去年揭示，对洞穴中工具周围沉积物中植物和动物遗骸的脱氧核糖核酸分析表明，工具和人类对该遗址的占领是在25，000-30，000年前——比人们以前认为的到达美洲的时间早15，000年
人类的DNA还没有被发现
老鼠、黑熊、啮齿动物、蝙蝠、田鼠和袋鼠的基因被发现，这两种熊的基因组现已被测序
这只巨大的食肉短脸熊也生活在北美，四肢着地站在近两米的地方，体重可达1000公斤
该论文的第一作者、助理教授米克克尔·温瑟·彼得森说:“生活在墨西哥北部的短脸熊与生活在加拿大西北部的黑熊明显不同
这是一个极好的例子，说明当你根据从土壤中提取的DNA片段重建基因组时，新知识突然变得可用
" 彼得森教授将新的测序描述为“一个全新的人口基因组时代的黎明”
他说:“迄今为止，对古代环境基因的研究非常有限
从土壤样本中提取的片段化的脱氧核糖核酸只能告诉我们某个特定的物种是否在某个特定的时间生活在某个特定的地方，但它并没有给我们关于这个个体的具体细节
“所以，我们无法将这个个体与同一个物种的当代个体进行比较
但是我们现在可以了
我们首次公布了石器时代生活在墨西哥北部山洞里的一只美国黑熊的基因图谱
当我说从仅仅几克的土壤样本中提取这种类型信息的潜力将彻底改变我们的领域时，我并没有夸大其词
" 沉积物中的碎片将能够在世界各地许多前石器时代的定居点进行测试
威勒斯列夫教授补充道:“想象这些痕迹能讲述的故事
回想在石器时代，这些熊在奇奎伊特洞穴大小便，并给我们留下了我们今天能够分析的痕迹，这有点疯狂——但也很迷人
"
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