当现代技术遇上古老DNA

　　猛犸象虽然很萌萌哒，但只能在电影《冰河世纪》中看到。不过，借助最新的技术，我们可以了解这些古代生物的秘密。在这一期的《BioTechniques》中，Nathan Blow回顾了近几年的研究进展。

　　再见了，猛犸象

　　2015年春天，Eleftheiria Palkopoulou和Love Dalen领导的研究团队首次发表了两头长毛猛犸象的完整基因组序列。尽管猛犸象DNA已在7年前测序过，但Palkopoulou和Dalen实现了更进一步的遗传分析。通过解码这两个完整但不同的猛犸象基因组，科学家能够更深入地了解这些灭绝动物的生活。

　　像侦探一样，研究团队的成员利用从样本中收集到的遗传数据，来了解长毛猛犸象的方方面面。他们的数据表明，最后一群幸存的猛犸象实际上经历了严重的种群瓶颈，这大大减少了动物的遗传多样性，致使它们最终灭绝。

　　最新的遗传学技术的出现，才使得研究人员能够在短短几年内获得这些令人难以置信的进展。高通量的新一代测序（NGS）平台能够在短时间内破译数十亿个DNA碱基。同时，古老DNA的样本制备和分析工具也在迅速发展。

　　绕过化石采样

　　对于古老DNA的研究而言，骨骼残骸通常是最好的起始材料。然而，它们也是珍贵的文物，需要精心保存。在分析古老DNA时，研究人员需要破坏一些稀有样本，以提取其中的DNA。因此，样本保存和样本分析的人员一直在争抢这些宝贵资源。

　　如今，世界各地的洞穴都发现了古代的人类遗骸。不过，许多洞穴中往往只有原始的工具，而没有人类遗骸。其实，这也没关系。德国马克斯普朗克进化人类学研究所的研究人员近日提供了让人惊讶的证据，表明即使洞穴中的骨骼残骸已丢失，那些曾经使用过洞穴的人的DNA仍然可以回收。

　　Matthias Meyer是这个团队的成员之一。他一直想知道，是否可以不使用骨骼残骸而获得古老的人类DNA。于是，他决定去研究一下那些“空”洞穴中的土壤沉积物。“我以为我们会找到动物DNA。至于人类DNA，我不是很有信心，”Meyer回忆道。

　　研究人员从7个不同地点收集了85个洞穴沉积物样本。他们从样本中提取出DNA，并生成单链DNA文库进行测序。初步的分析显示，大多数的测序读取无法确定。不过有一个亮点，大约0.05%-10%的读取可归到哺乳动物。那么问题来了：如何特异性地获得人类DNA序列？Meyer尝试了一些新方法。

　　研究人员采用靶向捕获的方法来选择和富集人类线粒体DNA。初步分析显示，他们的方法可行。于是，他们从洞穴沉积物中提取更多的DNA，创建更多的测序文库，以便获得更大量的序列进行分析。通过这些分析，Meyer的团队已经能够确定洞穴中回收的DNA是否来源于尼安德特人。这些信息为早期人类的分布提供了新的见解。

　　作者认为，从技术的角度来看，Meyer的洞穴沉积物研究十分重要，这主要有两方面原因。首先，他们为分离古代DNA提供了独特的新来源。其次，从土壤中获得古代DNA，这意味着过去用于分析的化石不会被破坏。

　　随着越来越多的研究人员开发出这些工具，在更精细的层面上拷问古代DNA，人们才能深入地了解人类和动物的进化，才能透彻地理解人类历史。