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科技进步破除法老DNA的咒语(图)

来源:科学时报       更新时间:2012-2-11 21:11:36
 
埃及安葬法老的金字塔 埃及安葬法老的金字塔

  李福洋

  古埃及法老(国王)的尸体都被做成木乃伊,保存在金字塔里,据传说,冒犯了法老的干尸,就会中法老的咒语。在美国电影的渲染下,这个咒语被传得充满玄机,神秘莫测。

  似乎在埃及北部第六代塞加拉王朝的法老墓外,或内侧出现类似“咒语”的文字,据说也只是针对祭司的,好让其尽职保护墓地,而非防盗墓贼设定的神秘“咒语”或机关。考古学家其实并未在法老墓内发现任何咒语。

  既然法老的咒语不一定有,那也就不存在打破一说。不过,法老的DNA却是一个实实在在的技术上的“咒语”,它让国际考古学界分成两派,闹得剑拔弩张,快要老死不相往来了。大家的分歧主要在于古生物化石或遗体中的DNA能不能用来做考古鉴定,最终呢,还是技术的进步打破了这个咒语,如今两派或许也该抛弃成见握手言欢了。

  风云初起

  故事要从上个世纪80年代说起。

  1983年,Kary Mullis发明了聚合酶链式反应(Polymeras Chain Reaction, PCR),简称PCR,用来扩增DNA,该技术突破了分子克隆的技术瓶颈,让分子生物学的研究与应用都进入快车道。

  PCR技术刚一出现,一些考古研究人员就敏感地意识到,他们可以用这项技术从极少的古遗骸样品中扩增DNA,用于考古鉴定。瑞典Uppsala大学一个年轻的博士生 Svante P?覿?覿bo,在导师的支持下,成了第一个吃螃蟹的人。

  他声称从2400年前的木乃伊中克隆出了DNA。于是乎,这项技术迅速被传开,一时间发现各种古生物遗骸或化石DNA的报道蜂拥而至,令大家亢奋不已。

  PCR反应对原始信号是个指数扩增放大反应,极其敏感,理论上可以检测到一个DNA分子片段!但是这里尚存信噪比的问题。古老DNA(如果还残存)和周围空气、尘埃中,甚至样品附着的尘土、微生物等来源的现存的新鲜DNA相比,无论数量上还是质量上都已无法比拟。信号完全淹没在噪音的海洋里,你看到的究竟是信号还是噪音?

  于是,就古生物遗骸能否进行DNA鉴定问题,很快就分成了水火不相容的两派。挺DNA派认为没问题,甚至可以作为常规;而反对一派则认为完全不可能,对待涉及DNA分析的论文,他们也百般挑剔,批评严厉。

  古生物遗骸中的DNA究竟能不能克隆和进行测定? 这确实是个难题。

  DNA玄机

  DNA就像两股绳子,主体骨架是由一个个5-碳糖通过磷酸二酯键连起来,每一个糖上带着个小挂件-碱基,两条链间的碱基一一对应互补,靠氢键维持配对关系。

  DNA相对比较稳定,研究人员提取的DNA可以在溶液中放置数周,如果在零下20℃条件下可以保存数月到1年,如果除去水分,晾干保存,可以放置数年或更长。但是,实验室提取的DNA一般都经历一步“酚:氯仿抽提(或萃取)”过程,这两个有机溶剂都是强烈的蛋白变性溶剂,目的是将所有酶类灭活。这就容易理解为什么实验室提取的DNA那么稳定了,一则除掉了攻击它的酶,二是除去水分。但即使是这样,能放置几千年吗?没人知道。

  在自然条件下,DNA可不是那么安全的。DNA储存在细胞核内,生物体在死亡过程中,细胞会逐渐发生自溶,大量酶类如蛋白酶、DNA酶等释放,细胞的DNA很快会被降解,即便是细胞没来得及自溶,但是天长日久,微生物进驻组织或细胞,就像寄居蟹一样,在那里吃喝拉撒,生老病死,它们产生的蛋白酶也会把原细胞内的DNA破坏掉;另外,在高温和潮湿的条件下自身容易发生水解、断裂。因此,一般死亡的动物和人的遗体中,DNA很难完整保存下来。当然,酶对DNA的破坏作用是需要水分的,而且跟温度成正相关,如果能保证绝对干燥,或许能保存得相对时间长些。另外,在个别特殊情况,如在极端寒冷的情况下被冻死的人和动物,这些组织来源的DNA或许能避免降解,或发生得极其慢,还有机会测得其DNA序列。

  但是,对于古埃及的木乃伊,似乎有些特殊。木乃伊的制作过程显然对DNA的保存十分有利。首先,在人死亡之后尸体周围大量的,包括碳酸钠盐在内的天

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