Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Палеогенетика - это изучение прошлого путем изучения сохранившегося генетического материала останков древних организмов. [1] Эмиль Цукеркандл и физико-химик Линус Карл Полинг ввели термин «палеогенетика» в 1963 году, имея в виду изучение возможных применений в реконструкции прошлых полипептидных последовательностей. [2] Первая последовательность древней ДНК , выделенная из музейного образца вымершего квагги , была опубликована в 1984 году группой под руководством Аллана Уилсона . [3]

Палеогенетики не воссоздают настоящие организмы, а собирают воедино древние последовательности ДНК, используя различные аналитические методы. [4] Окаменелости являются «единственными прямыми свидетелями вымерших видов и эволюционных событий» [5], и обнаружение ДНК в этих окаменелостях позволяет более глубоко изучить эти события.

В феврале 2021 года , сообщили ученые, в первый раз, последовательность из ДНК из останков животных , мамонт в данном случае, более миллиона лет, старейшая ДНК секвенировала на сегодняшний день. [6] [7]

Приложения [ править ]

Эволюция [ править ]

Подобные последовательности часто встречаются вдоль полипептидных цепей белков у разных видов. Это сходство напрямую связано с последовательностью ДНК (генетического материала организма). Из-за маловероятности того, что это случайный случай, а также из-за того, что его постоянство слишком долгое, чтобы его можно было приписать конвергенции посредством естественного отбора , эти сходства могут быть правдоподобно связаны с существованием общего предка с общими генами. Это позволяет сравнивать полипептидные последовательности между видами, а разницу между двумя генетическими последовательностями можно использовать для определения - с точностью до ошибки - времени, когда существовал общий предок. [2]

Человеческая эволюция [ править ]

Используя бедренную кость из неандертальских самок, 63% геном неандертальца было раскрыт и были расшифрованы 3,7 млрд оснований ДНК. [8] [9] Это показало, что Homo neanderthalensis был ближайшим живым родственником Homo sapiens, пока прежняя линия не вымерла 30 000 лет назад. Было показано, что геном неандертальца находится в пределах диапазона вариаций геномов анатомически современного человека, хотя и находится на далекой периферии этого диапазона вариаций. Палеогенетический анализ также предполагает, что у неандертальцев больше ДНК у шимпанзе, чем у человека разумного . [9]Также было обнаружено, что неандертальцы были менее генетически разнообразны, чем современные люди, что указывает на то, что Homo neanderthalensis вырос из группы, состоящей из относительно небольшого числа особей. [9] Последовательности ДНК предполагают, что Homo sapiens впервые появился примерно между 130 000 и 250 000 лет назад в Африке . [9]

Палеогенетика открывает много новых возможностей для изучения эволюции и распространения гоминидов. Анализируя геномы останков гоминидов , можно проследить их происхождение до того, откуда они пришли или откуда у них общий предок. Денисова гоминид , вид гоминида найден в Сибири , из которых ДНК способна быть извлечен, может показывать признаки , имеющие гены, которые не найдены в любом Неандертальце ни Homo Sapiens генома, возможно , представляющем новую линию или виды гоминида. [10]

Эволюция культуры [ править ]

Изучение ДНК может дать представление об образе жизни людей прошлого. ДНК неандертальцев показывает, что они жили небольшими временными сообществами. [9] Анализ ДНК может также показать диетические ограничения и мутацию, такие , как тот факт , что Homo неандертальцы были непереносимостью лактозы . [9]

Археология [ править ]

Древняя болезнь [ править ]

Изучение ДНК умершего также позволяет нам взглянуть на историю болезни человека. Оглядываясь назад, мы можем узнать, когда определенные болезни впервые появились и начали поражать людей.

Эци [ править ]

Самый старый случай болезни Лайма был обнаружен в геноме [ требуется уточнение ] у человека по имени Эци-Ледяной человек . [11] Эци умер около 3300 г. до н.э., а его останки были обнаружены в Восточных Альпах в начале 1990-х годов. [11] Анализ его генов был проведен только 20 лет спустя. Генетические остатки бактерии Borrelia burgdorferi , вызывающей болезнь Лайма , были обнаружены в генетическом материале Эци. [11]

Приручение животных [ править ]

С помощью палеогенетики можно исследовать не только людей прошлого, но и организмы, на которые они оказали влияние. Путем изучения дивергенции одомашненных видов, таких как крупный рогатый скот, и археологических данных от их диких собратьев; эффект одомашнивания можно изучить, что может многое рассказать нам о поведении культур, которые их одомашнили. Генетика этих животных также выявляет черты, не показанные в палеонтологических останках, такие как определенные подсказки относительно поведения, развития и созревания этих животных. Разнообразие генов также может сказать, где этот вид был одомашнен и как эти домашние животные мигрировали из этих мест в другие места. [5]

Проблемы [ править ]

Древние останки обычно содержат лишь небольшую часть первоначальной ДНК, присутствующей в организме. [2] [12] Это происходит из-за деградации ДНК в мертвой ткани под действием биотических и абиотических факторов после того, как ферменты репарации, присутствующие в живой ткани, перестают функционировать. Сохранение ДНК зависит от ряда характеристик окружающей среды, включая температуру, влажность, кислород и солнечный свет. Останки из регионов с высокой температурой и влажностью обычно содержат меньше неповрежденной ДНК, чем останки из вечной мерзлоты или пещер, где останки могут сохраняться в холодных условиях с низким содержанием кислорода в течение нескольких сотен тысяч лет. [13]Вдобавок ДНК деградирует намного быстрее после раскопок материалов, а недавно выкопанная кость имеет гораздо больше шансов содержать жизнеспособный генетический материал. [5] После раскопок кость также может быть загрязнена современной ДНК (например, из-за контакта с кожей или нестерилизованными инструментами), что может привести к ложноположительным результатам. [5]

См. Также [ править ]

  • Древняя ДНК
  • Геномика древних патогенов
  • Археогенетика
  • Молекулярные часы
  • Палеобиохимия
  • Палеовирология

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Benner SA, Sassi SO, Gaucher EA (2007). «Молекулярная палеонаука: системная биология из прошлого». Эволюция белков . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. 75 . С. 1–132, xi. DOI : 10.1002 / 9780471224464.ch1 . ISBN 9780471224464. PMID  17124866 .
  2. ^ a b c Полинг Л., Цукерканд Э, Хенриксен Т., Левстад Р. (1963). "Химическая палеогенетика: молекулярные" исследования восстановления "вымерших форм жизни" . Acta Chemica Scandinavica . 17 (supl): 9–16. DOI : 10.3891 / acta.chem.scand.17s-0009 .
  3. Перейти ↑ Higuchi R, Bowman B, Freiberger M, Ryder OA, Wilson AC (1984). «Последовательности ДНК квагги, вымершего члена семейства лошадиных». Природа . 312 (5991): 282–4. Bibcode : 1984Natur.312..282H . DOI : 10.1038 / 312282a0 . PMID 6504142 . S2CID 4313241 . Краткое содержание - Научный журнал .  [ постоянная мертвая ссылка ]
  4. ↑ Гиббонс, A (декабрь 2010 г.). «Крошечные машины времени пересматривают древнюю жизнь». Наука . 330 (6011): 1616. Bibcode : 2010Sci ... 330.1616G . DOI : 10.1126 / science.330.6011.1616 . PMID 21163988 . Архивировано из оригинала, требуется ( помощь ) на 2015-10-18. Краткое содержание - SciTechStory . |archive-url=|url= |access-date=требуется |url=( помощь )
  5. ^ а б в г Гейгл Э.М. (2008). «Палеогенетика одомашнивания крупного рогатого скота: методологические проблемы изучения ископаемых костей, сохранившихся в центре одомашнивания в Юго-Западной Азии». Comptes Rendus Palevol . 7 (2–3): 99–112. DOI : 10.1016 / j.crpv.2008.02.001 .
  6. ↑ Хант, Кэти (17 февраля 2021 г.). «Самая старая ДНК в мире, полученная от мамонта, жившего более миллиона лет назад» . Новости CNN . Проверено 17 февраля 2021 года .
  7. ↑ Callaway, Ewen (17 февраля 2021 г.). «Геном мамонта, которому миллион лет, бьет рекорды по старейшей древней ДНК - сохранившиеся в вечной мерзлоте зубы возрастом до 1,6 миллиона лет позволяют идентифицировать новый вид мамонта в Сибири» . Природа . DOI : 10.1038 / d41586-021-00436-х . Проверено 17 февраля 2021 года .
  8. ↑ Green RE, Krause J, Briggs AW, Maricic T, Stenzel U, Kircher M, Patterson N, Li H, Zhai W. и др. (Май 2010 г.). «Проект последовательности генома неандертальца» . Наука . 328 (5979): 710–22. Bibcode : 2010Sci ... 328..710G . DOI : 10.1126 / science.1188021 . PMC 5100745 . PMID 20448178 .  
  9. ^ Б с д е е Saey TH (2009). «История первая: команда расшифровывает ДНК неандертальца: черновик генома может раскрыть секреты эволюции человека». Новости науки . 175 (6): 5–7. DOI : 10.1002 / scin.2009.5591750604 .
  10. Перейти ↑ Zorich Z (2010). «Расшифровка генома неандертальца» . Археология . Археологический институт Америки. 63 (4).
  11. ^ a b c Келлер А., Грэфен А., Болл М., Мацас М., Буагерин В., Майкснер Ф., Лейдингер П., Бэкес С., Хайрат Р. и др. (2012). «Новые сведения о происхождении и фенотипе тирольского ледяного человека на основе полногеномного секвенирования» . Nature Communications . 3 (2): 698. Bibcode : 2012NatCo ... 3..698K . DOI : 10.1038 / ncomms1701 . PMID 22426219 . Выложите резюме - DiscoveryNews . 
  12. ^ Каплан, Мэтт. Период полураспада ДНК составляет 521 год. Nature News , 10 октября 2012 г.
  13. ^ Викман, Форрест. Каков срок хранения ДНК? Slate , 5 февраля 2013 г.