第4章 復(fù)活歷史的古代DNA
- 點石成金的手指:重新發(fā)現(xiàn)世界的50個科學(xué)故事
- 張佳音
- 2653字
- 2016-02-26 17:08:47
在破解DNA之謎之前,考古學(xué)家、歷史學(xué)家研究的金字塔也好,古墓里發(fā)掘出來的兵馬俑也好,都是“死”的東西。而如今,則可以通過在不同地層、地域里發(fā)現(xiàn)的化石中的DNA來研究歷史。古代DNA——將復(fù)活生命和歷史。
什么是DNA
DNA(Deoxyribonucleic acid),中文譯名為脫氧核糖核酸,是染色體的主要化學(xué)成分,同時也是基因組成的,有時被稱為“遺傳微粒”。DNA的主要功能是長期性的資訊儲存,可比喻為“藍圖”或“食譜”。由于其結(jié)構(gòu)特點,DNA可以奇跡般地在幾千年甚至幾萬年的化石中、骨骼里、牙髓內(nèi)保留下來,成為最為可靠的歷史紀(jì)錄。
由于DNA 指紋提供了豐富的個體特異性遺傳標(biāo)記,因而在法醫(yī)學(xué)鑒定中具有重要意義。其主要應(yīng)用有以下幾個方面。
1、在刑事案件中的應(yīng)用 在法醫(yī)學(xué)上,如果確定某人是嫌疑犯,則可提取其血樣或毛發(fā)的DNA,做出DNA指紋,然后由犯罪現(xiàn)場殘留的血、精液、唾液、痰液、毛發(fā)、骨骼或其他肉體成分提取的DNA指紋相對照。若兩者一樣,則稱其指紋相配,證明該嫌疑犯就是作案的罪犯,反之則否。通常進行上述指紋相配的簽定叫“配型”工作。
2、在親子鑒定中的應(yīng)用 自從杰弗里斯等人于1985年首次對一起移民糾紛中的母子關(guān)系作出肯定鑒定以來,用DNA 指紋術(shù)進行親子鑒定已有近10年的歷史了。代表性的報道有:在一起無名尸的鑒定過程中,專家們將提取到的腐尸殘血中的DNA,和假定受害人雙親的DNA進行DNA指紋鑒定后,成功地對這具無名尸的人身作出了鑒定。在常規(guī)血清學(xué)檢驗不能對親子關(guān)系作出肯定結(jié)論的情況下,采用DNA 指紋術(shù)便可輕易地作出結(jié)論。
3、空難事故受難者殘骸鑒定 通常在空難受害者殘骸的鑒定過程中,單純依靠法醫(yī)學(xué)和常規(guī)法血清學(xué)檢驗,是很難對所有遇難人員的殘骸加以區(qū)分的。因此,在常規(guī)手段行不通時,再采用DNA 指紋術(shù)實為一種最佳選擇。
4、人種、性別鑒定 英國內(nèi)政部中央研究局研究表明,DNA 指紋術(shù)可在相當(dāng)大程度上用于人種鑒定,并測出白種人和非洲黑人的DNA多態(tài)片段及它在特定范圍內(nèi)的出現(xiàn)頻率,具有種屬代表性。有人對長達20年的陳舊血跡中的降解DNA進行了性別鑒定,并在人、獸的區(qū)分鑒定中取得成功。
5、其它方面的應(yīng)用 鑒別雙胞胎是異卵雙生還是同卵雙生,只需比較一下兩者的 DNA指紋圖即可。
[知識鏈接] 人體DNA的簡易提取法
所需的材料:①一茶匙鹽,放進一杯水(自來水即可,絕對不能有雜質(zhì))里完全溶解、②一個干凈的小玻璃杯、③一些洗滌液(去超市買正規(guī)的)、④一根滴管(可在化學(xué)品試劑店買)、⑤酒精度在50°以上的冰鎮(zhèn)烈性酒。
制取方法:在干凈的小玻璃杯里放入一茶匙洗滌液并用三茶匙水(自來水即可,絕對不能有雜質(zhì))稀釋。用鹽水在嘴里用力漱洗30秒鐘左右,然后吐進稀釋的洗滌液之中。用力攪拌混合物幾分鐘,然后非常小心地把兩茶匙冰鎮(zhèn)烈酒順著玻璃杯的側(cè)壁倒進去。如果你的手不能拿穩(wěn),可以使用滴管,把杯子稍微傾斜一下會對此有所幫助。這個步驟要求注意力非常集中,而且是非常關(guān)鍵的一步,必須要形成一個涇渭分明的水和酒之間的界限。如果你做到了細心謹(jǐn)慎,就將在鹽和漱口水混合液的頂部形成單獨的一層;等幾分鐘之后,你就會看到在酒之中開始形成紡錘形、白色、線狀的團塊樣物質(zhì)。這就是你的DNA。
注意事項:在開始之前,一定要保證你的口腔是干凈的。如果剛吃完東西,要等4個多小時后才能提取,以確保提取的精度。
利用古代DNA破解謎題
1.古尸來自何方
兩個德國旅游者在意大利與奧地利交界的阿爾卑斯山上,偶然發(fā)現(xiàn)了一具尸體。由于這里終年積雪,尸體就好像凍在冰箱里一樣完好。兩個旅游者很有科學(xué)意識,馬上報告了有關(guān)方面。第二天,奧地利警察即坐直升機抵達發(fā)現(xiàn)地點,5天后,成功地用現(xiàn)代科學(xué)的方法運出保存這具尸體。現(xiàn)在,意大利與奧地利還在就該尸體的所有權(quán)爭執(zhí),幾個女人還希望能用尸體的冷凍精子受孕,以便懷上他的孩子。
科學(xué)家在不損傷古尸的前提下,對他進行了詳盡的研究,特別是DNA的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這個雪人至少死于5 000余年前,從他的基因型來看,居然與北歐的人群較為接近。原以為他是個南歐牧羊人,現(xiàn)在看來更像北歐來的一位朝圣者。
2. 雪人傳說
傳說在尼泊爾喜馬拉雅山區(qū)有一種大雪怪,俗稱雪人。世界各地的探險隊、科學(xué)家和媒體都相繼前往喜馬拉雅山區(qū),希望能揭開雪人的神秘面紗。一名美國的攝影師在2007年9月意外拍到這個奇異生物,它全身長毛、用四肢屈膝行走,這個大怪物也因此轟動全球。另外一支考察團則是在文殊河河岸沙地上發(fā)現(xiàn)了三枚腳印,其中一枚腳印長約33公分、特別清晰,極有可能是在被發(fā)現(xiàn)前24小時留下。
英國《泰晤士報》2002年報道,動物學(xué)家羅波?麥克卡爾宣布,英國牛津大學(xué)的科學(xué)家對在不丹喜馬拉雅山區(qū)的一棵樹上發(fā)現(xiàn)的一團毛發(fā)進行DNA分析,證實這是一團不屬于任何現(xiàn)在已經(jīng)定種的動物的脫氧脫糖核酸。這似乎是雪人真實存在的確確實實的證據(jù)。
3.“尼安德特人”是誰的祖先
1856年夏天,在德國的尼德山谷里發(fā)現(xiàn)了一種與現(xiàn)代人類很接近的骨骼化石。后來,在西班牙、葡萄牙及歐洲其他地方都發(fā)現(xiàn)了相近的化石。據(jù)研究,尼安德特人生活在約3萬至10萬年前。在3萬年前居然慢慢滅絕了。一些考古學(xué)家與人類學(xué)家認(rèn)為他們即使不是現(xiàn)代人的祖先,也是我們的親戚——在進化上相當(dāng)接近,而且他們能制造簡單的骨制工具。
德國的科學(xué)家很仔細地清除尼安德特人的骨頭中的臟東西。因為骨頭至少保存了三萬年,很可能在漫長的歲月中,被當(dāng)時的一些生物、發(fā)霉的霉菌、腐爛過程中的細菌污染,也可能被現(xiàn)代的樹根、小草、種子或人類的接觸而污染。在肯定沒有古代或現(xiàn)代污染后,他們分離出骨頭中的DNA,然后把這一點點DNA用PCR技術(shù)放大,然后與986個不同地區(qū)現(xiàn)代人DNA的同一區(qū)域加以比較。
結(jié)果出來了!這些古代的DNA與人類與猿類有一定相似,因此可以肯定不是來自真菌、細菌或病毒的。但是他們與現(xiàn)代人類相差很大,盡管他們可能與現(xiàn)代人的祖先在同一個時期,甚至在同一個地區(qū)一起生存過,在7萬年前,在中東、南歐或許在亞洲肯定與現(xiàn)代人共同生存過,但可以基本肯定不是現(xiàn)代人的祖先!至多只能說是我們的遠親。
[知識鏈接 尼安德特人]
尼安德特人身高1.5到1.6米左右。顱骨容量為1200到1750 立方米,身體的特征為,額頭平扁,(就是說眉弓到發(fā)際線的距離比現(xiàn)代人短得多)。下頜角圓滑,下巴并不像現(xiàn)代人那樣前突。骨骼強健,有著耐寒的體格,他們生活在歐洲,膚色應(yīng)該是淺色的。
怪博士出題
在這之前你是否聽說關(guān)于DNA的故事?DNA還能為我們做什么?