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基因測序讓科學家解碼歷*的致命疾病

閱讀:368發(fā)布時間:2013-6-24

 

基因測序讓科學家解碼歷*的致命疾病
上世紀90年代初,沒有人相信這會成為可能。當時Stone還是一名研究生,在德國馬普學會斯萬特·帕博實驗室工作,她曾試著識別古老天花和TB的基因標記。這項研究是一項挑戰(zhàn),病原體的基因組比人類基因小1000倍。回到那時,假如能夠使用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR),測序來自化石的少量DNA標記,研究人員會激動萬分。
    
那時Stone甚至無法攫取一些小塊的片段。她試著放大取自一具有400年歷史的意大利那不勒斯木乃伊的重型天花病毒,但是一無所獲。她放棄了古病原體研究,轉(zhuǎn)而研究古老DNA與猿和人類的進化。
     
數(shù)年過去了,其他研究人員宣布使用PCR從骨骼殘骸中搜獲了TB,但是批評者擔心證據(jù)受到了污染。甚至當他們能夠確定古TB時,PCR研究停滯在了如何關(guān)聯(lián)古TB菌株和現(xiàn)在的結(jié)核分枝桿菌,因為他們無法獲得足夠的古DNA,以揭示菌株間的不同。我不在乎有人說自己從1.5萬年前的樣本中提取了TB,我只想知道,你能告訴我有關(guān)這個TB的什么內(nèi)容。丹麥哥本哈根大學進化生物學家Thomas Gilbert說。
     
這大約發(fā)生在高通量測序儀器引發(fā)該領(lǐng)域革命的10年前。當時PCR只能復制至少80個堿基對長度的DNA片段,但是古老DNA通常更小。新測序機器打開了古老基因的全新世界,包括轟動一時的冰河時代猛犸象,以及滅絕的尼安德特人和丹尼索瓦人的基因修復。
 
捕獲基因
    
通緝名單的*兇手是黑死病的代理人。1347~1351年,它橫掃歐洲,奪去一半人的生命。歷史文獻記載的腹股溝淋巴結(jié)炎十分像那些由耶爾森氏鼠疫桿菌引起的疾病。在抗生素出現(xiàn)之前,鼠疫似乎足以殺死上百萬生命,因此一些歷史學家懷疑,它是黑死病背后的推手。早期PCR結(jié)果表明,中世紀受害者遺骨上的遺傳標記屬于現(xiàn)代耶爾森氏鼠疫桿菌的一部分。但是罪名無法成立:實驗結(jié)果不能重復。
     2011
年加拿大麥克馬斯特大學的Hendrik Poinar、美國南卡羅來納大學的Sharon DeWitte和麥克馬斯特大學研究生Kirsten Bos從英國倫敦東史密斯菲爾德墓地尸骸的牙齒和骨頭中提取了DNA。這里埋葬了14世紀鼠疫的受害者。
    
聯(lián)合KrauseSchuenemann,兩個實驗室使用了誘餌”——發(fā)現(xiàn)自現(xiàn)代耶爾森氏鼠疫桿菌的短基因片段——用于捕獲古老序列的類似延伸。研究人員清除了無法附在現(xiàn)代誘餌上的DNA。這讓他們不僅捕捉到了匹配序列,還發(fā)現(xiàn)了可能與現(xiàn)代基因不同的DNA。研究人員反復清洗了重疊的DNA片段,zui終平均每個核苷酸收集了30個副本。
    
結(jié)果顯示,倫敦瘟疫死者確實感染了耶爾森氏鼠疫桿菌。讓該研究小組驚訝的是,14世紀該桿菌的基因組與現(xiàn)代十分相似。目前,研究小組在探索是什么引發(fā)了高死亡率,是一種古老菌株還是中世紀死者較差的健康狀況。

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