從化石中回收的古代DNA是研究進化和人類學的寶貴工具。然而，在非洲的任何地方都沒有發(fā)現早期地質時代的古代化石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，加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院和肯尼亞圖爾卡納盆地研究所的研究人員發(fā)現了一種新型的糖鏈 - 一種糖鏈 - 即使在400萬年內也存活下來 - 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，但這項概念驗證研究于9月11日發(fā)表在“美國國家科學院院刊”上，可能為人類起源的前所未有的探索奠定基礎。和飲食。

“近幾十年來，許多新的人源化石被發(fā)現并被認為是人類的祖先，”加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院醫(yī)學和細胞與分子醫(yī)學杰出教授Ajit Varki說。“但是所有這些都不可能產生現代人類 - 隨著時間的推移，很可能會出現許多人類物種，只有我們下載的物種。我們發(fā)現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，也回答了許多關于我們進化的問題，以及我們消費紅肉的傾向。“

聚糖是所有細胞表面上的復雜糖鏈。它們介導細胞與環(huán)境之間的相互作用，通常作為病原體的對接點。數百萬年來，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胞表面的根本分子改造，并且可能產生了生育障礙，加速了導致人類的譜系的分歧。

今天，黑猩猩和大多數其他哺乳動物仍然生產Neu5Gc。相比之下，人體血液和組織中只能檢測到痕量 - 不是因為我們生產Neu5Gc，而是根據Varki團隊先前的一項研究，因為我們在吃Neu5Gc豐富的紅肉時積累了聚糖。人類對這種非天然Neu5Gc產生免疫反應，可能會加重癌癥等疾病。

在他們的最新研究中，Varki和團隊發(fā)現，作為其自然分解的一部分，Neu5Gc的標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)現人體細胞和血清中只有微量的Gc-CS，可能來自紅肉消費。研究人員支持這一假設，即發(fā)現缺乏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在一個公共化石展上買了一個相對便宜的5萬年前的洞穴熊化石并將它帶回實驗室。盡管它的年齡，化石確實包含Gc-CS。

就在那時，Varki轉向了肯尼亞圖爾卡納盆地研究所和斯托尼布魯克大學的長期合作者 - 古人類學家和著名化石獵人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。肯尼亞北部的盆地。在該骨床中也從同一地平線恢復了人類化石。

Varki和團隊仍然能夠在這些更古老的化石中恢復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提煉到我們需要更少的樣本數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致現代人類的血統(tǒng)，“Varki說道，他也是Salk生物研究所的兼職教授，也是加州大學圣地亞哥/索爾克學院的聯(lián)合主任。人類學研究與培訓(CARTA)。

在一個平行的調查中，Varki希望Gc-CS檢測也將揭示人類開始消耗大量紅肉時的進化點。

“有可能我們有一天會發(fā)現三組人源化石 - 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當我們的祖先開始吃紅肉時，我們開始重新出現，“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?？吹剿鼈儠苡腥ぃ覀儸F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。”