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真猛獁象(woolly mammoth)一度漫遊於歐亞大陸北方,最北可達北緯 80 度,適應相當寒冷的氣候,不過已經滅團。這個 2023 年的論文比對猛獁,以及現代的非洲象、亞洲象基因組,調查他們的遺傳適應,發現不少遺傳變異,70 萬年前已經存在。

Genomics of adaptive evolution in the woolly mammoth

猛獁象遺傳適應,70萬年前大多存在,耳朵還沒變小?

 

這回新獲得 16 個猛獁象的古代基因組,覆蓋率為 2.3 到 28.6,加上以前問世的樣本,總共有 23 個。所有爪爪都生活於近幾萬年,只有一位例外:70 萬年前西伯利亞的 Chukochya,這回又將覆蓋率增加到 2.8。

 

現存爪爪共有 3 個物種,都住在偏南方。論文使用 7 個亞洲象(Elephas maximus)、21 個非洲草原象(Loxodonta africana)基因組作為比較對象。

 

喔~~喔喔~~喔喔~~喔喔~爪爪 

 

和親戚相比,猛獁象的基因組上,共有 3097 個基因中的 DNA 變異會改變氨基酸,也許有助於遺傳適應。許多基因上包含多處改變,數目最多的是 BRCA2 基因,多達 19 處。

 

猛獁象遺傳適應,70萬年前大多存在,耳朵還沒變小?

 

基因在爪爪的功能,直接證據相當有限,所以都是從智人、米奇等動物的研究,東拉西扯尋求解釋。由此判斷基因們的功能,涉及毛髮、皮膚、脂質儲存與代謝、蛋白質與糖類的合成、DNA 修理、熱偵測、生殖、免疫等等。

 

找到的基因一大堆,到底影響如何也不清楚,不用太認真計較。選幾款我覺得比較有意思的。

 

已知會導致人類毛髮不正常的 8 個基因中,7 個也能在猛獁象變化的基因名單見到。果然狀況往往是一樣的基因,對不同動物的類似功能,產生不同效果。

 

脂質、糖類、蛋白質的功能牽連甚廣,相關基因一大堆,適應也頗為常見。尤其是脂質,對嚴寒氣候的適應相當重要,有找到不奇怪,沒有才恐怖。

 

不同生物住在不同環境,體驗溫度的感官,偵測範圍也會不同。猛獁象的 SCN10A 離子通道,牽涉到極度寒冷下的痛覺感受。TRP 通道,則負責感受更廣的溫度範圍。 猛獁象在溫度相關基因的遺傳變異,似乎能幫助他們體驗更廣泛的溫度變化。未來應該會有神經研究猿,直接測試這些變異的影響。

 

猛獁象遺傳適應,70萬年前大多存在,耳朵還沒變小?

 

猛獁象的 BRCA2 基因有 19 處與親戚不同,是數目最多的單一基因;另外 BRCA1 也有 4 處。在人類,它們是 DNA 損傷的維修員,一旦無法正常工作,便讓腫瘤細胞有機可乘,可能導致癌症。

 

不少人類的乳癌,與 BRCA 基因功能弱化有關,此外還有 ZNF292 ,都是人類的腫瘤抑制基因(tumor suppressor gene)。這些基因在猛獁象,或許也有抑制腫瘤的作用,詳情不明。

 

目前最古早的猛獁象基因組,是西伯利亞的 Chukochya,距今約 70 萬年,其餘樣本皆為幾萬年內。奇妙的是,猛獁象有別於親戚象的遺傳變異們,在 Chukochya 已經存在 91.7%,因此猛獁象的這群 DNA 特色,歷史非常悠久。

 

猛獁象遺傳適應,70萬年前大多存在,耳朵還沒變小?

 

遠古猛獁象只有 1 個樣本,遠古多樣性或許更高。依照目前的資訊,最多可能有 8.3% 的變異在 70 萬年內新誕生。

 

較晚改變的基因中,最有趣的是 FLG,共有 5 處變化。它的產物是纖聚蛋白(filaggrin),在上皮細胞與角蛋白纖維(keratin fiber)連結。FLG 突變的米奇,耳朵會變小。和非洲、亞洲象相比,猛獁象的耳朵小得多;或許 70 萬年前,早期猛獁象的耳朵還沒有最近變得那麼小?

 

可惜 70 萬年前的 Chukochya 只剩象牙,不清楚耳朵多大。

 

喔~~喔喔~~喔喔~~喔喔~爪爪 

最早古代DNA,超過一百萬年的西伯利亞象

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新聞稿:

Woolly mammoths evolved smaller ears and woolier coats over the 700,000 years that they roamed the Siberian steppes

 

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