過去幾年,由遺骸中取得 DNA 的資訊,大大增進我們對演化的認識;這個 2019 年的論文則是由犀牛化石中,取得大量蛋白質,比最古早的 DNA 更早一百萬年,距今有 177 萬年之久!
Early Pleistocene enamel proteome from Dmanisi resolves Stephanorhinusphylogeny
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古代 DNA 能提供相當多訊息,DNA 卻無法保存太久。至今最古早的人類 DNA 距今約 43 萬年,最早的 DNA 來自 70 多萬年前的古馬。相比之下,蛋白質的化學結構比 DNA 更穩定,甚至在幾千萬年前的恐龍化石中,仍然存在蛋白質。可惜絕大部分古代蛋白質,抓到的都是膠原蛋白,是很難得沒錯,卻無法提供多少有用的訊息。
然而,假如可以取得多一點不同種類的蛋白質,能帶來的價值將非常驚人;例如之前 16 萬年前青藏高原上,無法取得 DNA 的樣本,就靠著蛋白質判斷出他是丹尼索瓦人。
這個論文的樣本,來自高加索南部,喬治亞的 Dmanisi 遺址。此處最出名的莫過於 177 萬年前的人類化石,分別屬於 5 位個體,被歸類為直立人,或是很接近直立人的近親,是非洲以外最古早的人類化石。
這個論文則是由一批 Stephanorhinus-滅絕的古早犀牛,骨頭與牙齒取樣,結果測試的 23 件樣本中,有 15 件偵測到蛋白質片段。保存最佳蛋白質的樣本種類,是牙齒的琺瑯質,可以分離出膠原蛋白以外,多種其他蛋白質的片段。論文指出,琺瑯質是動物最堅硬的部位之一,大量古生物化石都有琺瑯質, 只要發展出分析方法,很有希望由眾多樣本中,取得大量有意義的資訊。
比方說參與琺瑯質製造,amelogenin 這種蛋白質,基因位於 X 或 Y 染色體上,因此女生與男生的氨基酸序列不同;女生沒有 Y染色體,只有 AMELX,男生有 X 也有 Y,所以 AMELX、AMELY 兩種都有。透過 amelogenin 型號,可以判斷這回分析的犀牛,(生理遺傳上)是男生。
更有價值的是比較不同生物間,蛋白質的序列差異,能夠判斷他們的親戚關係。其中一個臼齒的樣本,保有來自 6 種蛋白質中,987 種胜肽上的 875 個氨基酸;儘管殘缺,卻已經多到足以分辨犀牛間的親戚關係。
目前的犀牛分類認為,已經滅絕的披毛犀和莫克犀牛是近親。
披毛犀,woolly rhinoceros,學名 Coelodonta antiquitatis。
莫克犀牛,Merck’s rhinoceros,學名 Stephanorhinus kirchbergensis。
而那個臼齒,根據型態被歸類為 Stephanorhinus hundsheimensis 或 etruscus,照現有的型態分類看,應該和同屬 S 科的莫克犀牛比較近。但是根據蛋白質的差異,反倒是披毛犀和莫克犀牛彼此最接近,喬治亞 S犀牛在他們外頭;更外頭則是蘇門答臘犀牛(Dicerorhinus sumatrensis)。
論文認為,有必要重新檢視犀牛的分類,尤其是已經消失的古早犀牛們。不過論文也指出,光憑數量有限的蛋白質,不足以建立可靠的物種分類;然而,取得更多資訊仍然相當有價值。
177萬年前,喬治亞的Stephanorhinus犀牛蛋白質
新聞稿:
Ground-breaking method to reconstruct the evolution of all species
新聞稿:
'Game-changing' research could solve evolution mysteries
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