祖?zhèn)鱀NA也有保質(zhì)期启毁?骨灰真不能驗(yàn)DNA
12月8日
人死后橘蹭,身體里的 DNA 也會(huì)跟著腐爛。細(xì)胞死亡后页衙,DNA 就會(huì)被酶分解摊滔,其他微生物也會(huì)加速這個(gè)過程。
我們經(jīng)车昀郑可以看到這樣的新聞艰躺,某地挖掘出了誰誰誰的化石或骨頭,接著科學(xué)家們對(duì)這些遺物進(jìn)行了DNA分析眨八,發(fā)現(xiàn)它們有很古老的歷史腺兴。
比如,生活在15世紀(jì)的英格蘭國王理查三世(Richard III)的骨骸在幾年前被發(fā)現(xiàn)埋藏在英國萊斯特的一個(gè)停車場下面踪古。接著這具尸骨的 DNA 被用來和他在英國王室的后代進(jìn)行了匹配含长。
“福爾摩斯”本尼迪克特·康伯巴奇在《空王冠》中扮演的理查三世
看新聞、看電影的時(shí)候我們常常為 DNA 強(qiáng)大的功能感到震驚伏穆。比如在侏羅紀(jì)公園系列電影里,用恐龍化石里的 DNA 就可以輕松復(fù)活恐龍纷纫。許多懸疑的案件靠 DNA 分析就能輕松破解枕扫。
這些新聞和影視作品給我們一種錯(cuò)覺,似乎 DNA 是永垂不朽的辱魁,就像強(qiáng)大的硬盤一樣燥颠,就算人死后肉體腐敗,DNA 也會(huì)繼續(xù)存在轨赦。甚至還有人以為睛赁,就算被放到火葬場燒成了灰闻荠,這骨灰里的 DNA 還能用。
有這種想法的人還不少徙祥,還有一些科學(xué)家就想用化石里的 DNA 復(fù)活已經(jīng)滅絕的生物藻拟,比如猛犸象。
事實(shí)究竟如何呢廉贤?
DNA 真的可以永垂不朽嗎卑聚?化石里的 DNA 還有用嗎?
DNA的全稱叫做脫氧核糖核酸卧蒂。和許多物質(zhì)一樣纽秽,DNA也會(huì)隨時(shí)間分解。
順便說一句圆乡,“鉆石恒久遠(yuǎn)掰腌,一顆永流傳”也是騙人的,因?yàn)殂@石最后會(huì)變成石墨炸渡,就是鉛筆里的那種黑黑的物質(zhì)娜亿,只不過這個(gè)過程很漫長。一顆普通鉆戒大小的鉆石大約在幾十億年后會(huì)癱軟成一堆黑乎乎的石墨糞土偶摔。但相對(duì)于人類短暫的壽命暇唾,鉆石的確可以算“恒久遠(yuǎn)”了。
人死燈滅辰斋,DNA 也一樣策州。
當(dāng)你死了以后,你身體里的 DNA 也會(huì)跟著腐爛宫仗。細(xì)胞死亡后够挂,DNA 就會(huì)被酶分解,其他微生物也會(huì)加速這個(gè)過程藕夫。
實(shí)際上孽糖,保存有大量 DNA 的化石是很少見的。目前保存最好的 DNA 都被儲(chǔ)存在干干的毅贮、硬硬的物質(zhì)中办悟,比如牙齒、骨骼炊捻,還有蛋殼里鸦呆。
DNA 的最大敵人就是水,大多數(shù) DNA 的分解是水造成的眨捶。生命所需溫度畔香、濕度、氧氣和陽光都會(huì)讓DNA分解履字。此外猪褐,細(xì)菌還有輻射也會(huì)促使 DNA 分解鼓辈。
這聽起來有點(diǎn)諷刺,生命必須的氧氣和蛀、陽光失跷、水分這些因素居然也會(huì)讓生命的密碼 DNA 分解...而讓生命的密碼 DNA 保存得更久的方法,就是讓它遠(yuǎn)離生命所需的要素...
不過咨锐,一些科學(xué)家認(rèn)為持蓄,如果保存得當(dāng),理論上 DNA 的最長保存時(shí)間是一百萬年系馁。
這個(gè)數(shù)字怎么算出來的呢臂外?
有人在研究鳥類骨頭里的 DNA 時(shí)發(fā)現(xiàn),如果保存條件完美喇颁,DNA 的半衰期大約是521年漏健。
啥是DNA的半衰期呢?
這就是說橘霎,521年以后蔫浆,一份 DNA 里的一半都分解了,不能用了姐叁,只剩一半 DNA 還有用瓦盛。不過剩下的 DNA 還會(huì)繼續(xù)隨著時(shí)間分解。
▲ 古生物學(xué)家 Morten Allentoft 正在研究恐鳥(moa)的骨骼化石外潜。用這些化石他算出了DNA的半衰期原环。
用上面的半衰期算一算的話,就算把骨頭保存在零下5攝氏度的地方处窥,680萬年后嘱吗,骨頭里面的 DNA 也會(huì)全部分解成很碎的渣渣了。而且過了100萬年以后滔驾,一份骨頭里的 DNA 雖然沒有全碎掉谒麦,但因?yàn)榉纸獾锰蹋膊荒苡脕碜?DNA 分析了采冕。
所以援愁,基本上 DNA 的最長保質(zhì)期是100萬年。
那么孩青,如果把 DNA 隨便放在那里适系,能保存多久呢?
如果暴露在陽光下經(jīng)歷日曬和風(fēng)吹雨打纺辟,那么 DNA 的保質(zhì)期大約只有幾周,之后這些 DNA 就不能被用于 DNA 分析了蝠盘,自然也沒辦法傳宗接代了脾仁。
就算 DNA 不經(jīng)歷日曬雨淋辈殃,但如果能夠接觸空氣的話,那么一般2-3年就沒有用了秕栓。
然而债案,如果埋在土里,那么 DNA 的保質(zhì)期可以延長到數(shù)千年至數(shù)萬年邢入。如果冰凍在南極的凍土里就更好了截型,DNA 的保質(zhì)期可以延長到數(shù)十萬年。
新聞里常說儒溉,可以用 DNA 代替10年就報(bào)廢的硬盤來儲(chǔ)存信息宦焦,但這實(shí)際上需要非常嚴(yán)苛的保存條件,比如儲(chǔ)存環(huán)境要干燥涼爽顿涣,而且這些方法操作起來都不方便波闹,并且價(jià)格非常昂貴。
在實(shí)驗(yàn)室里涛碑,科學(xué)家們一般把 DNA 泡在酒精里然后冷藏精堕。對(duì)你想的沒錯(cuò),就類似于拿 DNA 泡酒蒲障。
另外一種方法是直接把含有 DNA 的干細(xì)胞冷藏歹篓,這樣 DNA 不是一個(gè)人,還有個(gè)家揉阎。
還有一種方法是把 DNA 干燥后真空包裝庄撮,接著放到零下80度的環(huán)境里冰凍。
不過余黎,這些小心翼翼的儲(chǔ)存方法也不是萬無一失弛镣,因?yàn)榄h(huán)境的輻射也會(huì)傷害 DNA。因此很難說實(shí)驗(yàn)室的 DNA 能不能存放一百萬年才擒。
那么钩裆,世界上最古老的 DNA 是多少歲呢?
目前世界上發(fā)現(xiàn)的最古老的 DNA 來自格陵蘭的一塊凍土善瞧。這塊凍土里有蝴蝶图盖、松樹還有其他生物的 DNA,據(jù)估計(jì)這些 DNA 大約有45萬-80萬年的歷史蓬肢。
其他古老的 DNA 還來自一匹70萬年前的馬企著、在西伯利亞發(fā)現(xiàn)的一些40萬年前的植物,還有一頭11萬年前的北極熊魂中。
那么最古老的人類的 DNA 有多少歲呢冒溜?
目前發(fā)現(xiàn)的最古老的人類化石來自西班牙阿塔普埃爾卡山的胡瑟裂谷(Sima delos Huesos)。
2013年,科學(xué)家們?cè)谀抢锇l(fā)現(xiàn)了一些古老人類的骨骼饶辆。這些古老的人類和另一支已經(jīng)滅絕的古老人類——丹尼索瓦人(Denisovans)相近酪律,但也有可能是尼安德特人的祖先。這些人類骨骼里的 DNA 的歷史有40萬年翻默。這是人類化石的新紀(jì)錄缸沃。
西班牙胡瑟裂谷的古人類骨骸,里面保存的線粒體DNA有40萬年的歷史
現(xiàn)代智人的近親之一——尼安德特人的最古老的DNA大約有13-17萬年的歷史修械。這份古老的 DNA 是在意大利的一個(gè)山洞里發(fā)現(xiàn)的趾牧,它的主人被叫做阿爾塔姆拉人(Altamura man)。
至于我們的直系祖先——最早的智人的 DNA 大約只有4.5萬年的歷史肯污。包含這份古老智人 DNA 的容器是一根大腿骨翘单,它是在西伯利亞的額爾齊斯河被發(fā)現(xiàn)的。
這根大腿骨里有最早的智人DNA
圖片來源:Bence Viola, MPI EVA
那么仇箱,古老的 DNA 能用來復(fù)活生物嗎县恕?
由于 DNA 的保質(zhì)期最多只有100萬年,所以像侏羅紀(jì)公園系列電影那樣剂桥,用幾千萬年前的 DNA 復(fù)活恐龍可以說是天方夜譚忠烛。
更年輕的 DNA 或許還有用。有人正在嘗試?yán)?DNA 復(fù)活猛犸象权逗。他們會(huì)不會(huì)成功很難說美尸,因?yàn)橹坝性S多失敗的先例。
2009年的時(shí)候僵馒,一些西班牙的科學(xué)家曾經(jīng)用一種已經(jīng)滅絕的動(dòng)物——西班牙羱羊(Capra pyrenaica)的DNA來復(fù)活這個(gè)物種幼氏。
最后一只西班牙羱羊,也是被用來克隆的 Celia 的尸體目前被制成了木乃伊绸秸,保存在西班牙北部的一個(gè)國家公園里
其實(shí)2000年的時(shí)候西班牙羱羊已經(jīng)被宣告滅絕嬉拾。最后一只西班牙羱羊的 DNA 被保存在液氮里。2003年的時(shí)候匠似,一只克隆西班牙羱羊出生了臊吓,但是這個(gè)小家伙在地球上只呼吸了幾分鐘的空氣就掛了。
什么暗沉,你說琥珀里小蟲的 DNA英谢?
琥珀是樹脂形成的,它的確是一種能夠保存小動(dòng)物的好東西里淡,許多昆蟲在琥珀里看起來栩栩如生刃伞,就好像是剛死沒多久。
這只2.3億年的螨蟲以及另外那只類似于蚊子的昆蟲是目前琥珀中發(fā)現(xiàn)的最古老的動(dòng)物谎跨。
圖片來源:A. SCHMIDT, UNIVERSITY OF G?TTINGEN
但實(shí)際上钥嫌,你看到的昆蟲只剩下了軀殼垃杖,早就沒有了“靈魂”。
在琥珀里韭赘,昆蟲的外骨骼的確可以保存數(shù)千萬年不腐爛缩滨,然而它們身體里的 DNA 早就分解完了。因此科學(xué)家們幾乎不能用琥珀里的昆蟲殘骸進(jìn)行 DNA 分析泉瞻。
同樣,許多埃及木乃伊看起來保存得是不錯(cuò)苞冯,至少肌肉都沒有腐爛袖牙。不過在埃及炎熱的沙漠里,這些木乃伊的 DNA 也早就因?yàn)槭軣岱纸饬恕?/strong>
火葬就更不用說了舅锄,那幾百甚至上千度的高溫?zé)^后鞭达,骨灰里的 DNA 早就灰飛煙滅了。
所以說啊皇忿,千萬不要被事物的外表迷惑了畴蹭。就比如有些人看起來風(fēng)風(fēng)光光的,好像有一套很厲害的祖?zhèn)?DNA鳍烁,回到家里卻連條貓的 DNA 都沒有叨襟。
題圖來源:123rf圖庫