资讯 | 科学家发现人类最古老基因数据

2023-07-13 09:07:23 7

古人类在大约700万年前出现在非洲。现在,研究人员从一个生活在200万年前的非洲古人类身上收集到遗传信息,这是迄今为止发现的最古老的此类数据。

7月3日公布于预印本服务器bioRxiv的论文描述了这些蛋白质序列,它们是在南非洞穴中发现的几块罗百氏傍人(Paranthropus robustus)牙齿化石。

科学家表示,这是迄今为止从古人类身上收集到的最古老的基因数据,将基因记录推回到以前难以想象的时间和地点。

“这是一个惊人的结果。”奥地利维也纳大学考古科学家Katerina Douka说,在那个年代,这些遗骸“几乎变成了石头”。

目前尚不清楚从这些非常古老的化石中找到的少数序列是否有助于解开科学家争论了几十年的进化关系。“没有人真正知道这将有多大用处。”意大利都灵大学生物分子考古学家Beatrice Demarchi说。

蛋白质往往比DNA更有弹性,这使得研究人员能够将分子记录推向更久远的年代。2016年,Demarchi团队从坦桑尼亚380万年前的鸵鸟蛋壳中获得了蛋白质序列。

几年后,由丹麦哥本哈根大学蛋白质化学家Enrico Cappellini领导的一个研究小组,对西班牙一个大约80万年前被称为“智人祖先”的物种的牙齿蛋白质进行了测序,同时还对180万年前来自格鲁吉亚的直立人化石更有限的序列进行了测序。

在新研究中,由Cappellini、哥本哈根大学蛋白质科学家Claire Koenig、分子生物学家Ioannis Pastramanis以及南非开普敦大学分子生物学家Palesa Madupe领导的团队,从南非约翰内斯堡西北40公里的一个洞穴中采集了4颗罗百氏傍人牙齿。长期以来,研究人员一直在争论这些粗壮的原始人与其他古人类的关系。

研究人员使用了一种叫作质谱法的技术分析每颗牙齿的矿物质外层——牙釉质中的数百种氨基酸。

他们发现的一种叫作釉原蛋白-Y的蛋白质,是由Y染色体上的一个基因产生的。它在其中两个样本中的存在使研究人员得出结论,这些牙齿属于男性。其中一个此前因体形较小而被认为是女性。另外两颗牙齿缺乏釉原蛋白-Y,并且含有该蛋白的X染色体版本,这使得研究人员推断这些标本可能是女性。

研究人员对所有4个样本中大约400种相同的氨基酸进行了测序,这使他们能够建立一个简单的进化树,并证实智人、尼安德特人和丹尼索瓦人之间的关系均比其与200万年前的罗百氏傍人的关系更加密切。

在一种牙釉质蛋白中,研究人员发现罗百氏傍人遗骸之间存在序列差异,这可能反映了人种内部的差异性。

Cappellini和同事在预印本中写到,根据这些古老遗骸的基因数据构建进化树,“可以被认为是古人类学的一个潜在变革性突破”。他们补充道,古老的蛋白质研究可以提高人们对非洲南方古猿等物种在人类家谱中位置的理解。

其他科学家表示,古老蛋白质是否有助于对古人类进化的图景达成共识,目前尚无定论。如今古人类进化的图景主要基于骨骼的形状。

英国弗朗西斯·克里克研究所古遗传学家Pontus Skoglund表示,作为厘清关系的一种方法,骨骼形状可能比古老的蛋白质更可靠。“因此,在古代蛋白质组学方面还有很长的路要走。”

Demarchi对此表示赞同,但她也对确定碎片化石性别的可能性感到兴奋,尤其是那些动物化石。基于性别的体形差异被错误地归因于物种差异,这并不罕见。反之亦然,罗百氏傍人化石最初被认为来自另一种体形较小的南部非洲古人类男性。

随着古代蛋白质组学的发展,研究人员表示,平衡破坏性采样的收益和成本将是关键。Skoglund的实验室正在研究一种无损方法,用来测量化石的蛋白质含量。“在决定对化石记录进行采样时,考虑失败的风险是很重要的。”他说。(来源:中国科学报)

相关论文信息:https://doi.org/10.1101/2023.07.03.547326