化石蛋白测序:进化分析的新策略

【字体: 时间:2002年11月15日 来源:

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    [生物通讯]科学家首次对一个骨骼化石中得到的蛋白进行了完整测序,这表明蛋白质可以存活几百万年--这个时间足够探查许多灭绝物种的进化史,其中包括我们现代人类的祖先。

    多年来,生物学家们一直是通过比较现存生物和化石之间看得见的特征来推测他们之间的进化关系的。分子生物学为研究现存生物学的进化史提供了一个新工具--即通过比较DNA序列来判定不同物种之间亲缘关系的比较基因组学。但生物体死后其DNA只能存活较短的时间,因此古生物学家就只有通过比较灭绝物种骨骼的形状和大小来研究其进化史了。

    但英国纽卡斯尔大学的Christina Nielsen-Marsh认为,现在分析古老蛋白的方法为灭绝动物的进化研究提供了一个新的选择,因为氨基酸序列可以反映遗传密码序列。

    蛋白质的一大优势就是它们在合适环境中的稳定性。长度足以用灵敏的扩增技术进行测学的DNA片段在永久冻结带可存活10万年。但骨钙蛋白(osteocalcin)--一种可以直接结合到骨矿物质上的结构蛋白,存活的时间要长得多。

    同是来自纽卡斯尔大学的Matthew Collins,估计,骨钙蛋白在0 °C条件下能够存活一亿多年,在10 °C条件下能够存活一千万年左右。这个时间足以使古生物学家回溯我们6到7百万年前灭绝的人类祖先和黑猩猩的进化关系。

    为证明他们这项技术的潜力,Nielsen-Marsh和他的同事测序了提取自西伯利亚和阿拉斯加永久冻结带灭绝的西伯利亚野牛(Bison priscus)的骨骼化石中的骨钙蛋白的氨基酸序列。这两个地区的野牛化石都至少有55,000年的历史,是碳定年的上限。

    古代西伯利亚野牛骨钙蛋白的完整氨基酸序列与现代西伯利亚野牛(Bison bison)的序列严格匹配,只有一个氨基酸与现代西伯利亚野牛不同,据估计二者至少1百万年前就已经分化了。早先的研究工作已经检测到1亿2千万年前恐龙骨骼化石中的蛋白,但还没有分离和测序。

    虽然骨钙蛋白序列慢慢发生着分化,但它们仍然可以用来探查超过百万年的进化。“用以研究人类的进化,这是这个方法蕴藏的所有可能性中的最激动人心之处。”Nielsen-Marsh的合作者、哈佛大学医学院的Peter Hauschka 说道。人类、黑猩猩与猩猩的骨钙蛋白之间只有一个氨基酸的差异,因此比较骨钙蛋白序列的差异可以帮助识别出化石的的亲缘种。

    原始人的化石非常少,因此要说服人类学家对化石进行破坏性分析恐怕很难。但牙齿中也含有骨钙蛋白,而牙齿在化石中更为普遍。

    骨钙蛋白本身可能不能用于确定过去两百万年间南方古猿与人类之间令人难解的世系关系,但这种方法可用于其它可能更清楚反应它们之间亲缘关系的蛋白质的测序。

消息来源:Geology (vol 30, p 1099)

生物通编译自NEW SCIENTIST

 

虽然骨钙蛋白的序列会慢慢发生分化,

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