沉积物古DNA探秘灭绝古人类演化

古DNA领域首次从世界不同洞穴遗址的沉积物里提取古核基因组以揭示相关物种演化的突破性进展,标志着沉积物古DNA研究正式进入全基因组时代。近期,一种新的沉积物古核DNA富集方法成功从西班牙Estatuas洞穴沉积物里捕获多个尼安德特人的核DNA,揭示该灭绝古人类群体此前未知的人口更替的历史。沉积物古核DNA富集突破了古DNA研究依赖化石材料的限制,为深入探究远古不同人类群体在更宏大时空框架下迁徙、演化与适应的历史提供了更多可能。由此,本文将着重解读该研究带来的对尼安德特人遗传历史的新认识及其方法创新的重要意义;此外还将结合人类化石DNA及其他沉积物研究所发现的灭绝古人类线粒体DNA证据,厘清尼安德特人的种群多样性及其种群间分离或替代的历史。     

古蛋白质分析在东亚古人类演化中的应用前景

东亚古人类演化是学术界关注的热点科学问题,国内外学者对此进行了多学科的相关研究,取得了很多重要进展,但仍然存在许多尚未解决的问题。古蛋白质分析近年来成为古生物演化领域的又一个前沿和热点方向,取得了一系列重要突破。较之古DNA,古蛋白质的保存优势使其可以在时间上和地域上突破古DNA的限制,在古人类演化领域大有可为。东亚古人类化石丰富且时段大致连续,但更新世或更早时期的分子证据非常缺乏。本文从古蛋白质分析的发展史、研究潜力、难点与挑战以及思考与展望等几方面,对古蛋白质分析在东亚古人类演化研究中的应用前景进行梳理与思考。相信随着更多分子证据的积累,古蛋白质分析可为东亚古人类的演化脉络提供更多关键性的线索,极大地促进人类演化研究。     

古基因组揭示1.1万年以来东亚与东南亚交汇处人群的遗传历史

<正>东亚和东南亚有着悠久的现代人生存和居住的历史,是研究欧亚大陆东部以及大洋洲现代人起源、演化与扩散的关键区域。然而,东亚南方与东南亚地区潮湿炎热、极不利于古DNA保存的气候条件,使得通过古基因组来探究这一区域人群的遗传历史成为巨大的挑战。此前,有关东南亚的古基因组研究表明,东南亚在距今12,000～4000年前生活着一群狩猎采集者——"和平人"(Hòabìnhian),是一支古老的亚洲人群,与东亚现在生活的人群遗传分离较早[1]。     

中国东北第四纪晚期哺乳动物化石样品的古DNA损伤分析

二代测序技术的进步推动了古DNA研究的发展,古DNA研究在人类起源、动物演化等领域已经做出突出贡献。如何针对特定地点的古DNA样品特征,有效提取挖掘其中蕴含的古生物遗传信息,是发挥古代生物样品在诸多研究领域重要作用的前提。本研究将DNA损伤的两个主要指标(末端碱基替换率、平均片段长度)与样品的埋藏时间、所属地质时期、样品材料类型和建库方法相联系,分析不同因素对古DNA损伤的影响。结果表明:中国东北古脊椎动物样品中的古DNA分子的末端碱基替换率与埋藏点的含水量、样品埋藏时间呈正相关;不同地质时期的样品之间古DNA末端碱基替换率有显著差异;不同样品材料类型对于古DNA的末端碱基替换率未见明显影响;样品古DNA的平均片段长度与以上所研究的因素均无明显关系。研究结果为探明中国东北古脊椎动物样品的古DNA特征提供了分子依据,为有效选取不同地区的古脊椎动物样品及样品发掘后的合理保存提供了借鉴和参考。     

应用古DNA技术探究发酵微生物的适应、演化和驯化历史

发酵生产是人类最原始的对微生物的应用和实践,在人类历史上具有重要意义。然而,由于分子证据的匮乏,人类发酵生产的演变历程及相关发酵微生物的演化和驯化历史尚不清楚。本文以目前最常见的两类发酵食品——酒及发酵乳品为例介绍了发酵食品考古和相关发酵微生物的演化和驯化研究,以及古微生物学和发酵古微生物的研究现状,并讨论了将微生物古DNA技术应用于古代发酵微生物研究的可行性和难点,展示了古DNA捕获技术在本领域的应用潜力,为发酵微生物演化研究提供了新的思路和方法。     

现代分子生物技术在湖泊沉积物古DNA研究中的应用

分子生物学技术的发展,为从分子生物学角度探讨湖泊生态系统演化提供了一个新窗口。依据湖泊沉积物中古DNA研究,从古微生物、动植物群落结构组成及数量变化等方面开展研究,可进一步反演湖泊及周边的气候环境变化,探讨生物与气候、人类活动之间的关系。本文首先介绍了湖泊沉积物中古DNA来源、保存特点以及提取方法,其次比较分析了现代分子生物技术在湖泊沉积物古DNA中的应用特点,并阐述了湖泊沉积物古DNA在重建古气候、古生态以及人类活动对古环境影响方面的应用,最后对目前湖泊沉积物古DNA研究方法存在的一些问题进行了总结。     

古DNA捕获新技术与中国南方早期人群遗传研究新格局

古DNA捕获技术目前已获得极大的发展,能够从骨骼和环境沉积物等多种材料中获取到目的DNA片段,而且对于保存环境较差的低纬度地区,同样能够获取有效的内源DNA片段,极大地丰富了古DNA研究的材料来源。本文围绕这一新技术开展总结和讨论,主要分为两个方面：1）总结并介绍该技术应用前景;2）应用这一技术打开了中国南方早期人群研究的新局面,梳理该新技术的应用对史前中国南方人群古基因组研究所获得的新认识,并对中国南方早期人群古基因组深入分析;另外,利用古DNA捕获技术成功获取云南3446~3180 BP的大阴洞遗址4例高质量线粒体基因组信息,并开展了人群遗传历史的研究。     

湖泊沉积植物古DNA的现代过程

对植被历史变化过程的研究是理解现代植被组成、分布及其对全球变化响应的基础。近年来, 随着分子古生态学的发展, 分析沉积介质中的陆生植物古DNA信号, 以研究植被及植物多样性演变的历史过程正在成为研究热点, 湖泊沉积植物古DNA已成为古植被和古生态学研究的成熟代用指标。然而与第四纪孢粉分析相比较, 湖泊沉积植物古DNA的现代过程依然不明确, 成为其进一步发展和应用的限制因素。基于此, 该文综述了湖泊沉积植物古DNA技术研究进展, 尝试阐明湖泊沉积植物古DNA的现代过程, 包括植物DNA的来源、沉积和保存过程及其影响因素, 以及植物DNA与现代植被的关系等。已有研究表明, 湖泊沉积植物古DNA主要来自湖泊周边或流域范围, 其丰度和组成除受到源植物生物量的影响外, 同样受到沉积物的搬运和沉积过程中DNA降解作用、土壤以及沉积物中颗粒的吸附过程和稀释作用等因素的影响。湖泊沉积物中植物DNA的保存则主要受到微生物活动、湖水的化学性质(电导率和pH值)、湖泊深度、沉积物组成等一系列生物与非生物因素的共同影响。湖泊沉积植物古DNA可以揭示其沉积时代的植物群落类型以及气候环境信息, 但目前并不能够用来定量重建古植被变化过程。鉴于湖泊沉积植物古DNA现代过程的复杂性, 对研究结果的解释要格外小心。与孢粉分析相比, 湖泊沉积植物古DNA研究仍处于起步阶段, 但随着分子生物技术的进步、实验设计的优化、物种条形码的扩充及参考数据库的完善等, 以DNA宏条形码和宏基因组学为主要技术手段的植物古DNA技术, 必将推动我国植物古生态研究的进一步发展。     

古DNA单链测序文库的建立与检测北大核心CSCD

2005年问世的第二代测序技术在古DNA领域的应用,突破了第一代测序技术在绝灭或死亡生物全基因组获取手段上的局限。借助古基因组信息,研究者能够从更为系统的实时分子证据角度,解读诸如人类起源、大型绝灭哺乳动物迁移演化、动植物家养驯化以及早期人类社会生活模式等古生物学、遗传学与演化生物学问题。引入第二代测序技术之后,传统的古DNA研究方法及流程得以改变,剔除了原有的实验流程中耗时的分子克隆步骤,引入了与第二代测序技术紧密相关的古DNA单链测序文库构建环节。古DNA单链测序文库的构建,是将古DNA双链模板变性成单链后,通过向单链古DNA两端添加人工DNA片段,将古DNA分子转变成能被测序仪识别的文库分子。针对古DNA分子微量、高度片段化以及普遍存在碱基损伤的特点,古DNA单链测序文库,能够高效获取古DNA材料中的遗传信息。本文系统介绍古DNA单链测序文库建立流程,以及对文库质量进行检测的方法,为研究者运用第二代测序技术测定绝灭或死亡生物全基因组提供方法借鉴。     

古DNA单链测序文库的建立与检测

2005年问世的第二代测序技术在古DNA领域的应用,突破了第一代测序技术在绝灭或死亡生物全基因组获取手段上的局限。借助古基因组信息,研究者能够从更为系统的实时分子证据角度,解读诸如人类起源、大型绝灭哺乳动物迁移演化、动植物家养驯化以及早期人类社会生活模式等古生物学、遗传学与演化生物学问题。引入第二代测序技术之后,传统的古DNA研究方法及流程得以改变,剔除了原有的实验流程中耗时的分子克隆步骤,引入了与第二代测序技术紧密相关的古DNA单链测序文库构建环节。古DNA单链测序文库的构建,是将古DNA双链模板变性成单链后,通过向单链古DNA两端添加人工DNA片段,将古DNA分子转变成能被测序仪识别的文库分子。针对古DNA分子微量、高度片段化以及普遍存在碱基损伤的特点,古DNA单链测序文库,能够高效获取古DNA材料中的遗传信息。本文系统介绍古DNA单链测序文库建立流程,以及对文库质量进行检测的方法,为研究者运用第二代测序技术测定绝灭或死亡生物全基因组提供方法借鉴。     

以胶原蛋白为例浅述古蛋白质组学研究现状与未来*

蛋白质作为参与构建生物体的重要生物大分子,是生物功能与代谢的物质基础,同时蛋白质的序列信息又源自生物的遗传编码信息,因此是认识生物演化本质的重要研究对象。近年来,随着质谱技术的发展,获取生物化石中的古蛋白质序列信息不再遥不可及,这为在形态学与DNA序列信息缺乏的条件下对古生物的认识提供了一条新途径。胶原蛋白(Collagen)在动物骨骼中极为丰富,又因为其特殊的结构,易于在化石中保存,故已成为古蛋白质组学研究的重要对象。本文将以胶原蛋白为例,对古蛋白质组学现有的研究方法与已经取得的研究成果进行总结,并对古蛋白质组学目前面临的挑战与困难及未来研究趋势进行讨论,旨在展示古蛋白质组学的应用潜力,并探讨其在生物演化研究中的意义。     

我国学者发现向早期现代人连续演化的 更新世中期人类头骨化石

<正>距今30-13万年的中更新世晚期是东亚古人类演化的重要时间段。直立人消失与古老型智人繁盛、演化多样性与不同古人类成员出现以及古老型人类向早期现代人演化等一系列重要事件都发生在这一时期。由于以往发现的中更新世晚期人类化石大多破碎、或年代存在不确定因素,古人类学界对这一时期东亚古人类演化的许多问题一直存在争议。因此,年代可靠、保存状态良好的人类化石对于研究和论证这一时期人类演化过程尤为重要。近日,《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表了中国科学院古脊     

音视频文件的DNA信息存储

随着全球数据量爆炸式增长,传统的数据存储介质面临极大挑战. DNA凭借其存储密度高、可长期保存等优点,成为很有潜力的新型数据存储介质.数字影音档案数据量大,要求保存时间久,适合使用DNA作为存储介质.本文以存储历史影音档案文件为例,编码合成了272340条、长度为169碱基的寡核苷酸,存储数据量超过3.0MB,包括两段音视频片段与一份中文文本;设计了融合寡核苷酸合成池、扩增引物、数据块、不同文件等要素的多层次读取方法.设计的编码处理与读取方法实现了面向DNA介质的高密度存储.     

ISAAA信息

<正>古大麦病毒RNA序列揭示了十字军东征路径英国华威大学已成功完成从750年历史大麦颗粒提取的大麦条纹病毒(BSMV)的RNA序列绘制工作。这个大麦颗粒是在现代埃及尼罗河区域附近发现的。这个远古的RNA序列之前从未进行测序,原因是RNA较DNA降解速度更快。然而,在极端干燥环境下,例如Qasr Ibrim或Lower Nubia等大麦发现地,RNA得以完整保存。     

单子叶植物科级分类阶元形态性状分支分析

基于93个形态形状,采用13个被子植物基部类群做为外类群,对49个单子叶植物科级分类阶元进行了分支系统学分析。经过简约性分析,得到了1684棵同等最大简约分支树。严格一致树的分支结构图表明：1）古草本类植物和单子叶植物是姐妹群关系;2）具有网状脉的类群,薯蓣科,菝葜科,百部科是单子叶植物的最基部类群。由于性状状态间存在着较多的平行和逆转进化,这在一定程度上影响了系统发育重建的准确性;所选择的性状状态之间的演化很可能是平行的、多次的或者是特化的状态,因此这样复杂的演化关系的探索关键在于找到一些能确切反映其系统演化关系的形态性状。目前很难通过简约化的形态分支分析来解开整个单子叶植物的起源和演化之谜。为了避开对系统学分析造成干扰的误导性状,形态数据结合DNA序列分析很可能是必需的。     

黄海沉积物柱状样中有孔虫古DNA的提取和PCR扩增的方法学初探

海洋沉积物柱状样有孔虫古DNA是近年来国际新兴的研究技术,对于解释海洋全球变化可以获取到传统形态学检获不到的遗传信息,并对其进行比较和补充。目前国际上有孔虫古DNA的研究主要开展于深海和极地等有利于DNA保存的环境,但对于近海陆架海域尚无相关有效的技术研究。为了探索适合提取和扩增陆架浅海环境沉积物柱状样中的有孔虫古DNA的方法,本实验以采自山东半岛附近的黄海沉积物柱状样为研究对象,通过改进DNA提取过程的涡旋震荡时间和洗脱液体积、比较不同的PCR扩增条件和引物对,对陆架浅海地区沉积物柱状样中有孔虫古DNA提取和PCR扩增的方法进行了探索。借助ImageJ软件对PCR产物的凝胶电泳图像进行了定量分析与比较。研究结果显示,延长涡旋震荡时间和减少洗脱液体积可以提高对海洋沉积物环境总古DNA的提取效能,使用引物对s14F0和s15以及优化后的PCR条件能成功扩增陆架浅海环境沉积物中的有孔虫古DNA。本文探索了适用于陆架浅海环境沉积物柱状样的有孔虫古DNA的研究技术,可为古海洋和古环境研究提供新的研究思路。     

黄海沉积物柱状样中有孔虫古DNA的提取和PCR扩增的方法学初探

海洋沉积物柱状样有孔虫古DNA是近年来国际新兴的研究技术,对于解释海洋全球变化可以获取到传统形态学检获不到的遗传信息,并对其进行比较和补充。目前国际上有孔虫古DNA的研究主要开展于深海和极地等有利于DNA保存的环境,但对于近海陆架海域尚无相关有效的技术研究。为了探索适合提取和扩增陆架浅海环境沉积物柱状样中的有孔虫古DNA的方法,本实验以采自山东半岛附近的黄海沉积物柱状样为研究对象,通过改进DNA提取过程的涡旋震荡时间和洗脱液体积、比较不同的PCR扩增条件和引物对,对陆架浅海地区沉积物柱状样中有孔虫古DNA提取和PCR扩增的方法进行了探索。借助ImageJ软件对PCR产物的凝胶电泳图像进行了定量分析与比较。研究结果显示,延长涡旋震荡时间和减少洗脱液体积可以提高对海洋沉积物环境总古DNA的提取效能,使用引物对s14F0和s15以及优化后的PCR条件能成功扩增陆架浅海环境沉积物中的有孔虫古DNA。本文探索了适用于陆架浅海环境沉积物柱状样的有孔虫古DNA的研究技术,可为古海洋和古环境研究提供新的研究思路。     

古DNA实时荧光定量PCR实验中标准品的制备

实时荧光定量PCR技术通过对PCR每一循环扩增产物的实时检测,可对模板的精确拷贝数进行绝对定量,从而用于古DNA实验中提取和扩增条件的比较和优化.本研究采用异硫氰酸胍碱裂解-SiO2吸附的方法,从采自黑龙江省的晚更新世斑鬣狗化石材料中提取得到了斑鬣狗线粒体基因组古DNA.经常规PCR扩增后,将纯化的扩增产物克隆到微生物体内使其大量复制,再用M13通用引物扩增出含少量外源DNA的古DNA目标片段,从而建立了适用于古DNA荧光定量PCR扩增的标准品的制备方法.经检测分析,运用该方法制备的标准品性质稳定,能够准确地指示反应体系中较为精确的古DNA模板拷贝数,从而反映古DNA的提取和扩增效率,用于比较并优化古DNA提取和扩增条件.     

想和穿越来现代的北京猿人合个影吗？

正想知道北京猿人长什么样吗?想知道他的身高吗?想和他合个影吗?快来中国古动物馆重装升级的人类演化馆看看吧!在北京市科学技术协会和中国科学院科学传播局的支持下,历经三个多月,中国古动物馆的人类演化馆改造完成。该馆系统地介绍人类起源与演化以及史前文化发展的光辉历程,突出了中国古人类学、旧石器考古学以及古DNA研究的最新成果。配合该馆的升级,博物馆开发了"人从哪里来"21堂主题课程及相关研学线路。改造后的人类演化馆将会成为首都科普展教、研学的新亮点。     

利用古蛋白技术分析巨猿演化地位的评述

巨猿是中国南方更新世特有的大型猿类,因其巨大的牙齿和颌骨被认为是迄今生活在地球上体型最大的猿类。迄今为止,年代学和生物地层学证据显示巨猿的生存年代2~0.3 MaBP。由于中新世晚期—上新世时期化石记录的缺失,有关巨猿的起源和演化一直存在诸多争论。2019年,《自然》杂志报道广西吹风洞早更新世早期(1.9 MaBP)巨猿牙齿化石的古蛋白质研究^[1]。结果显示,巨猿牙齿牙釉质中保存了较为丰富的古代蛋白质,这些古蛋白质由409个特有的肽组成,分属6个内源性蛋白。对这些古老蛋白质的研究表明,巨猿在系统发育上属于猩猩分支系统,大约从10~12 MaBP前分化出来并独立演化。这是在亚热带地区的化石中首次提取如此古老的分子证据,提示古蛋白质研究有望为探索早期物种(包括人类)起源与演化提供重要依据。本文将简要回顾巨猿系统演化研究的历史,并对利用古蛋白技术分析巨猿的演化地位进行评述。