從化石中回收的古代DNA是研究進(jìn)化和人類學(xué)的寶貴工具。然而，在非洲的任何地方都沒有發(fā)現(xiàn)早期地質(zhì)時(shí)代的古代化石DNA，它們被極端的高溫和潮濕所破壞。在克服這一障礙的潛在第一步，加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院和肯尼亞圖爾卡納盆地研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新型的糖鏈 - 一種糖鏈 - 即使在400萬年內(nèi)也存活下來 - 來自肯尼亞的古老動物化石，在古老的DNA沒有的條件下。

雖然來自人類祖先(人類祖先和已滅絕的親屬)的古代化石尚未用于聚糖分析，但這項(xiàng)概念驗(yàn)證研究于9月11日發(fā)表在“美國國家科學(xué)院院刊”上，可能為人類起源的前所未有的探索奠定基礎(chǔ)。和飲食。

“近幾十年來，許多新的人源化石被發(fā)現(xiàn)并被認(rèn)為是人類的祖先，”加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)和細(xì)胞與分子醫(yī)學(xué)杰出教授Ajit Varki說。“但是所有這些都不可能產(chǎn)生現(xiàn)代人類 - 隨著時(shí)間的推移，很可能會出現(xiàn)許多人類物種，只有我們下載的物種。我們發(fā)現(xiàn)的這種新型聚糖可能會讓我們有更好的方法來研究血統(tǒng)是我們的，也回答了許多關(guān)于我們進(jìn)化的問題，以及我們消費(fèi)紅肉的傾向。“

聚糖是所有細(xì)胞表面上的復(fù)雜糖鏈。它們介導(dǎo)細(xì)胞與環(huán)境之間的相互作用，通常作為病原體的對接點(diǎn)。數(shù)百萬年來，人類和其他類人猿的共同祖先共享一種稱為Neu5Gc的特定聚糖。然后，由于可能與利用Neu5Gc作為建立感染的手段的瘧疾寄生蟲相關(guān)的原因，可能發(fā)生在2到3百萬年前的突變使編碼制造該分子的酶的人類基因失活。Neu5Gc的喪失等同于人類祖先細(xì)胞表面的根本分子改造，并且可能產(chǎn)生了生育障礙，加速了導(dǎo)致人類的譜系的分歧。

今天，黑猩猩和大多數(shù)其他哺乳動物仍然生產(chǎn)Neu5Gc。相比之下，人體血液和組織中只能檢測到痕量 - 不是因?yàn)槲覀兩a(chǎn)Neu5Gc，而是根據(jù)Varki團(tuán)隊(duì)先前的一項(xiàng)研究，因?yàn)槲覀冊诔訬eu5Gc豐富的紅肉時(shí)積累了聚糖。人類對這種非天然Neu5Gc產(chǎn)生免疫反應(yīng)，可能會加重癌癥等疾病。

在他們的最新研究中，Varki和團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，作為其自然分解的一部分，Neu5Gc的標(biāo)志性部分也被摻入硫酸軟骨素(CS)中，硫酸軟骨素是骨中的一種豐富成分。他們在各種哺乳動物樣本中檢測到這種新發(fā)現(xiàn)的分子，稱為Gc-CS，包括黑猩猩骨骼和小鼠組織中易于檢測的量。

與Neu5Gc一樣，他們發(fā)現(xiàn)人體細(xì)胞和血清中只有微量的Gc-CS，可能來自紅肉消費(fèi)。研究人員支持這一假設(shè)，即發(fā)現(xiàn)缺乏Neu5Gc和Gc-Cs(類似于人類)的小鼠只有在喂食含有Neu5Gc的食物時(shí)才能檢測到Gc-CS。

想知道Gc-CS的穩(wěn)定性和持久性如何，Varki在一個(gè)公共化石展上買了一個(gè)相對便宜的5萬年前的洞穴熊化石并將它帶回實(shí)驗(yàn)室。盡管它的年齡，化石確實(shí)包含Gc-CS。

就在那時(shí)，Varki轉(zhuǎn)向了肯尼亞圖爾卡納盆地研究所和斯托尼布魯克大學(xué)的長期合作者 - 古人類學(xué)家和著名化石獵人Meave Leakey博士。知道研究人員在獲得珍貴的古人類化石樣品之前需要做出非常強(qiáng)有力的案例，甚至對于DNA分析，Leakey建議研究人員首先通過檢測甚至更老的動物化石中的Gc-CS來證明他們的方法。為此，在肯尼亞國家博物館的許可下，她給了他們一塊400萬年前的化石的片段，這些化石來自一只類似水牛的動物，這種動物是在圖爾卡納阿利亞灣的骨床上挖掘出來的?？夏醽啽辈康呐璧?。在該骨床中也從同一地平線恢復(fù)了人類化石。

Varki和團(tuán)隊(duì)仍然能夠在這些更古老的化石中恢復(fù)Gc-CS。如果他們最終在古代人類化石中找到Gc-Cs，研究人員說它可以開辟各種有趣的可能性。

“一旦我們將我們的技術(shù)提煉到我們需要更少的樣本數(shù)量并且能夠從非洲獲得古老的人類化石，我們最終可能將它們分為兩組 - 那些具有Gc-CS的那些和那些具有Gc-CS的那些那些缺乏分子的人很可能屬于導(dǎo)致現(xiàn)代人類的血統(tǒng)，“Varki說道，他也是Salk生物研究所的兼職教授，也是加州大學(xué)圣地亞哥/索爾克學(xué)院的聯(lián)合主任。人類學(xué)研究與培訓(xùn)(CARTA)。

在一個(gè)平行的調(diào)查中，Varki希望Gc-CS檢測也將揭示人類開始消耗大量紅肉時(shí)的進(jìn)化點(diǎn)。

“有可能我們有一天會發(fā)現(xiàn)三組人源化石 - 人類譜系分支前的Gc-CS，我們直接譜系中沒有Gc-CS的那些，然后是最近的化石，其中含有微量的Gc-CS當(dāng)我們的祖先開始吃紅肉時(shí)，我們開始重新出現(xiàn)，“瓦爾基說。“或者我們的祖先可能會逐漸失去Gc-CS，或者只是在我們開始吃紅肉后才會失去它們。看到它們會很有趣，我們現(xiàn)在就可以開始問這些問題我們知道我們可以在古代化石中找到Gc-CS了。非洲。”

Leakey也對Gc-CS未來可能扮演的角色抱有希望，作為當(dāng)前方法的替代品。

“由于DNA在熱帶地區(qū)迅速退化，因此遺傳研究不可能在人類祖先的化石中進(jìn)行，而這些化石的年齡只有幾千年，”她說。“因此，這種古老的聚糖研究有可能為研究人類起源提供一種新的重要方法。”