蛋白质分析还原传世象标本真实身份

图片来源：C.GESNER，1551.

　　不幸的是，动物总是“狡猾的”，分类学家难免会出现差错。

　　Tom Gilbert和 Enrico Cappellini发现，Linnaeus的标本是非洲象，而非亚洲象。

　　自然历史博物馆不会告诉游客，它们的标本分类漏洞百出，甚至一些重要发现也会出现错误，包括充当原型的植物和动物典型标本。

　　Carl Linnaeus是现代生物学分类命名的奠基人。尽管Linnaeus 针对动植物的分类通常是正确的，但他对一些物种的分类一直存在争议，包括亚洲象。一支来自丹麦哥本哈根的团队决定弄清其中的真相。

　　瑞典，乌普萨拉，1753

　　对于自己最新的发现，Linnaeus难以掩饰兴奋和喜悦之情。“尽管这个小象‘姗姗来迟’，我仍旧非常高兴。虽然它耗费大量的时间和金钱，但是这一切都很值得。很显然，它的珍贵程度不亚于一颗美钻。”1753年5月18日，他在一封写给朋友的信中这样说道。

　　在Linnaeus的催促下，瑞典国王Adolf Frederick买下了一个保存于酒精中处于胎儿时期的象标本，以充实其已经相当丰富的自然历史收藏。当时的欧洲人很少关注象这种动物，Linnaeus渴望尽快把这种动物收录到自己的著作《自然系统》中。

　　《自然系统》于1735年出版，之后定期更新。Linnaeus增设“纲”、“目”两个分类等级。在此之前，以“种”为生物分类的最基本单位，相近的“种”划为一“属”。Linnaeus又把相近的“属”归为一“目”，相近的“目”归为一 “纲”，适应了生物种类大大增加的新形势。这种分类方法一直沿用至今。

　　这只仅有猫大小的小象成为象的模式标本，被收录在《自然系统》中，Linnaeus将其称作亚洲象。

　　尽管Linnaeus认为，象起源于南亚，但他可能也知道象会在非洲出没，因为他应该了解类似的典故，比如，公元前3世纪，迦太基统帅汉尼拔在与罗马的战争中，使用数十只装有盔甲的战象。不过，关于他是否知道自己所收藏的标本来自非洲仍存在争议。

　　欧洲，18世纪末

　　18世纪末，学者将非洲象视作一类特殊的物种。一个世纪后，根据栖息地的不同(森林和热带草原)，非洲象被划分为两个种类。这两种象都表现出非洲象属的特性——向侧面倾斜的牙齿。

　　区分一只成年的亚洲象和非洲象非常容易：非洲象的耳朵更长。但是它们胎儿时期的差别却很难区分。19世纪，象标本从斯德哥尔摩皇家宫殿转移到瑞典自然历史博物馆，博物馆的管理者开始质疑这份最有价值的藏品是否被贴错了标签。两名工作人员在一次学术会议上说道，在某种程度上，该标本看起来更像一只非洲象。针对这一问题的争论至今仍困扰着博物馆的现任科学主管Per Ericson，他于20世纪90年代担任博物馆鸟类馆的负责人。

　　英国，伦敦，21世纪初

　　21世纪早期，英国伦敦自然历史博物馆(NHM)哺乳动物馆馆长Anthea Gentry也开始有了相同的疑问。

　　Gentry是鸟类和哺乳动物领域的专家，她于1999年首次看到这个标本。她曾听说斯德哥尔摩博物馆展览了一系列Linnaeus曾描述过的标本，并对此产生了浓厚的兴趣。当她看到博物馆的工作人员推出三大车展品时，Gentry几乎屏住了呼吸。当时车上塞满了各种广口瓶，瓶子里有鸟类、松鼠、蝙蝠和其他动物标本。“这着实令我大开眼界。” Gentry说。

　　Gentry认为，Linnaeus对一些物种的描述和现代物种命名不匹配。2004年，在和丈夫的旅行过程中，她无意翻出了一张象标本的照片。“我告诉他，我认为这不是一只亚洲象。”Gentry回忆道。Gentry的丈夫是一位古哺乳动物学家。他说：“你是对的，这是一只非洲象。亚洲象的耳朵不会如此之大，它球形的头更像非洲象。”

　　为了验证自己的直觉，2006年，Gentry决定分析标本的DNA。在那时，科学家已经能够利用基因测序技术研究有2000年历史的木乃伊和更古老的尼安德特人化石。Gentry和NHM的同事希望，这个历史并不久远的象标本包含足够的基因信息，能揭示它到底来自非洲还是亚洲。遗憾的是，对标本的基因测序并未取得成功。之后，丹麦哥本哈根大学古DNA专家Tom Gilbert再一次进行尝试，结果也以失败告终，Gilbert甚至使用了当时世界上最先进的DNA测序手段。

　　丹麦，哥本哈根，2009

　　当Gilbert向蛋白质化学家Enrico Cappellini说起此事时，Cappellini感到一头雾水。“为什么要谈论象?”Cappellini质疑道。2009 年，Cappellini以博士后研究员的身份加入Gilbert的实验室，协助Gilbert研究禾谷类作物本地化。

　　由于在纯酒精中浸泡了三百年，象标本的大部分DNA已经被损坏。但Gilbert推断，其他生物分子，诸如蛋白质，肯定是完好的，否则标本会被液化。“蛋白质肯定是存在的。”他说。Cappellini的首要任务是分析胶原。胶原是结缔组织和骨骼中的主要蛋白质。Gilbert希望，Cappellini能从Linnaeus的象标本中提取出蛋白质，进而找到能够区分其是非洲象还是亚洲象的蛋白质。

　　理论上，Cappellini需要分离出一个能够区分标本是非洲象还是亚洲象的单一蛋白质。但是他的早期方法并不奏效。尽管胶原广泛存在于血管和皮肤中，但在不同的象种间却并无区别。在小象的食道中，Cappellini和Gilbert检测到一个能够用于区分的蛋白质。该蛋白质是血红蛋白的一部分。亚洲象蛋白质中的氨基酸是天冬氨酸盐，而非洲象蛋白质中的氨基酸是谷氨酸盐。 Cappellini证实，Linnaeus象标本中含有的是谷氨酸盐。所有的谜题都解开了：Linnaeus的象模式标本不是亚洲象，而是非洲象。

　　在指出了Linnaeus的错误之后，Gilbert担心这一发现会对象分类学领域造成冲击。我在思考这会不会给分类学家带来混乱，毕竟他们发现模式标本竟然是错误的。

　　“不幸的是，动物总是‘狡猾的’，分类学家难免会出现差错。”Gilbert说。

　　结语

　　“这是一个十分酷的科学探索故事。”美国华盛顿史密森尼博物院哺乳动物馆长Kris Helgen说。

　　Gilbert认为，他领导的团队所做的工作对其他领域(诸如古生物学)也有借鉴意义。

　　Gilbert和Cappellini还认为，蛋白质分析有助于针对其他物种的研究。例如，他们正在尝试弄清，为何已经灭绝的南美哺乳动物箭齿兽看起来像河马，他们正在提取NHM中其他模棱两可的标本的蛋白质以作分析。