著名期刊《细胞》：冰封四万年的猛犸象，最古老RNA被发现

古遗传学研究主要依赖于DNA，但是本身无法直接揭示组织身份、基因表达动态或转录调控机制。RNA分子由于其极易被核糖核酸酶降解，在生物体死亡后几乎不可能保存下来。

最近，斯德哥尔摩大学的研究团队发表在《cell》期刊上的一项研究，从西伯利亚永久冻土中保存的组织中，分离并测序了来自已灭绝的猛犸象的古老RNA（aRNA），这些样本可追溯至10000至50000年前。这一发现不仅证明了RNA分子可以比此前认为的更长久地保存，更为整合古基因组学、蛋白质组学和转录组学的研究奠定了基础。

在这项研究中，研究人员分析了10头猛犸象的组织样本（包括肌肉和皮肤），其中Yuka（猛犸象1号）的样本表现尤为出色，是一头约39,000年前的幼年猛犸象，其肌肉组织提供了足够的转录细节，恢复了组织特异性的调控机制和生物学功能，迄今为止记录到的最古老的古代RNA序列。通过分析aRNA数据，研究人员得以窥见这头猛犸象在冰河时代生命终结前的最后时刻，了解当时哪些基因处于开启状态。

Yuka的转录组谱展现了清晰的肌肉特异性代谢功能。在最丰富和最可靠捕获的蛋白质编码mRNA中，检测到了一系列对骨骼肌代谢至关重要的基因：包括负责肌节结构完整性的肌联蛋白（TTN）隐纹蛋白（OBSCN）；调节细丝长度的雾化蛋白（NEB）；以及关键的肌肉纤维发育元素丝状蛋白-c（FLNC）雾化蛋白相关锚定蛋白（NRAP）。

同时，也检测到了形成肌节核心的肌动蛋白α（ACTA1）肌球蛋白重链α和β（MYH6和MYH7）。特别是MYH7、TNNT1和TNNC1转录本的丰度，表明Yuka的组织样本中富集了慢肌纤维。将Yuka的转录丰度投射到现代人类多组织基因表达图谱上时，其肌肉组织剖面与骨骼肌样本的聚类结果高度一致。此外，样本中还检测到了细胞应激的迹象，这与此前Yuka在死前可能遭受洞穴狮子攻击的推测相符。

除了蛋白质编码基因，研究还揭示了非编码RNA的丰富信息。研究人员在Yuka样本中发现了Mir-1和Mir-133等肌肉特异性调控微RNA家族。其中，在Mir-1-P3微RNA的3'臂末端检测到了一种G变异，这种变异也存在于长鼻目动物（包括现存的大象）和马岛猬等其他物种中。通过aRNA证据，研究人员甚至识别出了两个很有前景的新型微RNA候选位点（Mpr-Novel-4和Mpr-Novel-5），这在如此古老的遗骸中是前所未有的尝试。

aRNA数据还解决了一个长期存在的谜团，这头猛犸象的真实性别。虽然此前根据外部解剖检查，Yuka被鉴定为雌性，但基因组分析（包括本研究的aRNA和aDNA数据）却显示其为基因型雄性（XY）。研究人员检测到了定位于Y染色体上的蛋白质编码基因转录本，如USP9Y（泛素特异性肽酶9），并通过aDNA数据在性决定区Y基因（SRY）中发现了猛犸象特异性的单核苷酸变异（SNVs）。这一基因与表型和基因型的矛盾，可能源于XY性腺发育不全，但确切原因仍需进一步研究。

为了确保这些古老RNA的真实性，研究团队实施了严格的验证和分析框架。他们发现aRNA序列表现出剪接转录本的特征，例如外显子区域的序列比内含子或基因间区域的序列更丰富，这与完整的RNA测序数据结果一致 。同时，只有aRNA数据展现出基因组范围内的表达热点，这些热点集中在高度丰度的转录本上，如核糖体RNA（rRNA）和tRNA，而aDNA数据则没有这种不均匀的分布。

总之，这些成果强调了aRNA分子在数万年的漫长时间尺度下依然可以存留的巨大潜力，开启了古生物学研究的新纪元。未来，aRNA研究有望提供对基因调控途径和表达动态的生物学见解，甚至可以对保存在冰河时代遗骸中的RNA病毒（如流感和冠状病毒）进行测序。

参考文献：Ancient RNA expression profiles from the extinct woolly mammoth