นักวิทยาศาสตร์ได้จัดลำดับ DNA โบราณจากดินเป็นครั้งแรก และความก้าวหน้านี้จะเปลี่ยนแปลงสิ่งที่รู้เกี่ยวกับทุกสิ่งตั้งแต่วิวัฒนาการไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
การค้นพบนี้ได้รับการอธิบายว่าเป็น ‘การลงจอดบนดวงจันทร์’ ของจีโนม เนื่องจากนักวิจัยไม่จำเป็นต้องพึ่งพาการค้นหาและทดสอบฟอสซิลอีกต่อไปเพื่อระบุบรรพบุรุษทางพันธุกรรม การเชื่อมโยง และการค้นพบ – และต้องขอบคุณหมีดำยุคหินที่ถ่ายอุจจาระในถ้ำที่ห่างไกล ในเม็กซิโกเมื่อ 16,000 ปีที่แล้ว
ทีมนักวิทยาศาสตร์จาก The Lundbeck Foundation GeoGenetics Centre แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน นำโดยศาสตราจารย์ Eske Willerslev ผู้อำนวยการมูลนิธิและ Fellow of St John’s College มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ได้สร้างจีโนมของสัตว์ พืช และแบคทีเรียของชิ้นส่วนขนาดเล็กของกล้องจุลทรรศน์ DNA ที่พบในถ้ำ Chiquihuite
ผลที่ได้รับการตีพิมพ์ในวันนี้ (19 เมษายน พ.ศ. 2564) ใน Current Biologyนับเป็นครั้งแรกที่มีการจัดลำดับดีเอ็นเอของสิ่งแวดล้อมจากดินและตะกอน และรวมถึงโปรไฟล์ดีเอ็นเอโบราณของหมีดำอเมริกันยุคหินที่นำมาจากตัวอย่างในถ้ำ
“ลำดับแรกทางวิทยาศาสตร์” นี้มีความสำคัญมากขึ้น เนื่องจากช่วยเพิ่มความสามารถของนักวิทยาศาสตร์ในการศึกษาวิวัฒนาการของสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ ซึ่งได้รับการยกย่องว่าเป็นจุดเริ่มต้นของ “ยุคใหม่” ของพันธุศาสตร์ของประชากร งานนี้เป็นไปได้เนื่องจากเทคโนโลยีขั้นสูงและความเข้าใจในช่วงห้าปีที่ผ่านมา
เนื่องจากการทำงานกับ DNA ที่มีการแยกส่วนอย่างมากจากตัวอย่างดินทำให้นักวิทยาศาสตร์ไม่ต้องพึ่งพาตัวอย่าง DNA จากกระดูกหรือฟันอีกต่อไปสำหรับสารพันธุกรรมที่เพียงพอในการสร้างโปรไฟล์ของ DNA โบราณ ซึ่งเปิดโลกทัศน์ให้กับสิ่งที่สามารถทดสอบและศึกษาได้
ตัวอย่างรวมถึงอุจจาระและหยดปัสสาวะจากบรรพบุรุษของหมีดำอเมริกันที่คุ้นเคยและคุ้นเคยมากที่สุดในอเมริกาเหนือ ซึ่งอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์สร้างรหัสพันธุกรรมทั้งหมดของสัตว์สองสายพันธุ์ได้ ตัวแรกคือหมีดำอเมริกันยุคหิน ตัวที่สองคือหมีหน้าสั้นที่สูญพันธุ์ไปแล้ว เรียกว่า Arctodus simus ซึ่งตายไปเมื่อ 12,000 ปีก่อน
ศาสตราจารย์วิลเลอร์สเลฟกล่าวว่า “เมื่อสัตว์หรือมนุษย์ปัสสาวะหรืออุจจาระ เซลล์จากสิ่งมีชีวิตก็จะถูกขับออกมาด้วย และชิ้นส่วนดีเอ็นเอจากเซลล์เหล่านี้คือสิ่งที่เราสามารถตรวจพบได้ในตัวอย่างดิน ด้วยการใช้เทคนิคการเรียงลำดับที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง เราได้สร้างจีโนมขึ้นใหม่ ซึ่งเป็นโปรไฟล์ทางพันธุกรรม โดยอิงจากชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นครั้งแรก เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าเส้นผม ปัสสาวะ และอุจจาระล้วนเป็นแหล่งพันธุกรรม ซึ่งในสภาวะที่เหมาะสมสามารถดำรงอยู่ได้นานกว่า 10,000 ปี”
“ทั่วโลก ทุกคนที่เกี่ยวข้องทางวิทยาศาสตร์ในการศึกษา DNA โบราณต่างตระหนักดีถึงความจำเป็นในการสร้างจีโนมขึ้นใหม่จากเศษที่พบในดินหรือตะกอน การทำเช่นนี้เป็นครั้งแรกหมายความว่าเราได้เปิดพรมแดนใหม่ การวิเคราะห์ DNA ที่พบในดินอาจมีศักยภาพที่จะขยายการบรรยายเกี่ยวกับทุกสิ่งตั้งแต่วิวัฒนาการของสายพันธุ์ไปจนถึงการพัฒนาในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ – นี่คือการลงจอดของจีโนมบนดวงจันทร์เพราะฟอสซิลจะไม่จำเป็นอีกต่อไป”
“นี่คือการลงจอดบนดวงจันทร์ของจีโนมิก เพราะฟอสซิลจะไม่จำเป็นอีกต่อไป”
หมีหน้าสั้นยักษ์กำลังกินวัวกระทิงในภูมิประเทศทุนดรา Pleistocene: เครดิต: Ronaldino และ Grant Zazula, Yukon Beringia Interpretation Center
ถ้ำ Chiquihuite ซึ่งเก็บตัวอย่างมาจากพื้นที่สูง 2,750 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล เครื่องมือหินเกือบ 2,000 ชิ้นและชิ้นส่วนเครื่องมือขนาดเล็กที่เรียกว่าสะเก็ดถูกค้นพบ
นักวิทยาศาสตร์กลุ่มเดียวกันเปิดเผยเมื่อปีที่แล้วว่าการวิเคราะห์ดีเอ็นเอของพืชและสัตว์ซากจากตะกอนที่บรรจุอยู่รอบ ๆ เครื่องมือในถ้ำระบุวันที่เครื่องมือและอาชีพของมนุษย์ในพื้นที่ถึง 25,000-30,000 ปีก่อน – 15,000 ปีเร็วกว่าที่มนุษย์เป็น ก่อนหน้านี้คิดว่าจะไปถึงอเมริกาแล้ว ยังไม่พบ DNA ของมนุษย์
พบ DNA ของหนู หมีดำ หนู ค้างคาว หนูท้องหนู และหนูจิงโจ้ และตอนนี้ได้มีการจัดลำดับจีโนมของหมีทั้งสองสายพันธุ์แล้ว หมีหน้าสั้นตัวโตที่กินสัตว์เป็นอาหาร ซึ่งอาศัยอยู่ในอเมริกาเหนือด้วย ยืนอยู่ที่ความสูงเกือบสองเมตรบนทั้งสี่ตัว และสามารถหนักได้ถึง 1,000 กิโลกรัม
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Mikkel Winther Pedersen ผู้เขียนบทความฉบับแรกกล่าวว่า “หมีหน้าสั้นที่อาศัยอยู่ทางตอนเหนือของเม็กซิโกนั้นแตกต่างอย่างชัดเจนจากประชากรหมีดำที่อาศัยอยู่ในแคนาดาตะวันตกเฉียงเหนือ นี่เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของความรู้ใหม่ที่จะเกิดขึ้นทันทีเมื่อคุณสร้างจีโนมขึ้นใหม่โดยอาศัยชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่สกัดจากดิน”
ศาสตราจารย์ Pedersen อธิบายว่าการจัดลำดับใหม่เป็น ‘รุ่งอรุณแห่งยุคใหม่ทั้งหมด’ ของจีโนมประชากร
เขากล่าวว่า: “การศึกษา DNA สิ่งแวดล้อมในสมัยโบราณนั้นค่อนข้างจำกัดมากจนถึงปัจจุบัน ดีเอ็นเอที่แยกส่วนจากตัวอย่างดินสามารถบอกเราได้ว่ามีสัตว์บางชนิดอาศัยอยู่ในบริเวณใดบริเวณหนึ่งในช่วงเวลาหนึ่งหรือไม่ แต่ก็ไม่ได้ให้รายละเอียดที่เป็นรูปธรรมเกี่ยวกับบุคคลที่เป็นปัญหาแก่เรา
“ดังนั้นเราจึงไม่สามารถเปรียบเทียบบุคคลนี้กับบุคคลในสายพันธุ์เดียวกันในปัจจุบัน แต่ตอนนี้เราทำได้ เราได้เผยแพร่โปรไฟล์ดีเอ็นเอของหมีดำอเมริกันซึ่งอาศัยอยู่ในถ้ำบนภูเขาทางตอนเหนือของเม็กซิโกในยุคหินเป็นครั้งแรกเป็นครั้งแรก ฉันไม่ได้พูดเกินจริงเมื่อฉันพูดว่าศักยภาพในการดึงข้อมูลประเภทนี้จากตัวอย่างดินเพียงไม่กี่กรัมจะปฏิวัติพื้นที่ของเรา”
เศษในตะกอนจะสามารถทดสอบได้ในการตั้งถิ่นฐานในยุคหินในอดีตหลายแห่งทั่วโลก
ศาสตราจารย์วิลเลอร์สเลฟกล่าวเสริมว่า “ลองนึกภาพเรื่องราวที่ร่องรอยเหล่านั้นสามารถบอกได้ มันค่อนข้างจะบ้าไปหน่อย แต่ก็น่าทึ่งเช่นกันที่คิดว่าในยุคหิน หมีเหล่านี้ปัสสาวะและถ่ายอุจจาระในถ้ำ Chiquihuite และทิ้งร่องรอยที่เราสามารถวิเคราะห์ได้ในวันนี้”
เผยแพร่เมื่อ: 19/4/21
