科学家给2万年前的大熊猫做线粒体基因组测序,试验制出新样品

微重力环境下粉末材料在制造过程中的有效控制是世界难题。记者6月18日从中科院获悉,该院空间应用工程与技术中心科研人员,在瑞士杜本多夫利用欧洲失重飞机,成功完成了国际首次微重力环境下陶瓷材料立体光刻成型技术试验,以及我国首次金属材料微重力环境下铸造技术试验,获得多件完好的陶瓷和金属制造样品及丰富的实验数据。

“我见过蜂鸟,如同宝石一般,围绕着开红花的树闪烁,如陀螺一般哼鸣作响,我见过飞鱼,如水银一般穿越蓝色海浪……”在最新一期的《朗读者》中,82岁的古鱼类学家张弥曼和她的好友、古植物学家傅睿思带来的《没有你,万般精彩皆枉然》让人动容。

6月18日出版的《当代生物学》介绍了一项由中科院古脊椎所研究员付巧妹及团队主导、中科院动物所研究员魏辅文参与的研究成果。他们提取、捕获和测序了一个2.2万年前的大熊猫完整的线粒体基因组。这意味着获取大熊猫的古核DNA指日可待。

据了解,本次试验共进行了28次微重力、2次月球重力和2次火星重力飞行,搭载的两套装置分别对陶瓷材料和金属材料进行了预先计划的制造任务,共获得10件陶瓷样品和8件金属样品。

这位国际知名的古鱼类学家第一次被中国公众认识是在今年3月份。3月22日,张弥曼摘取“世界杰出女科学家奖”。颁奖词称:“她开创性的工作为水生脊椎动物向陆地演化提供了化石证据”。近日,她又入选2018年“最美科技工作者”。

由于现存大熊猫种群的减少,其基因重建可能无法准确描述这一物种的进化历史,科学家一直在寻找从古代大熊猫化石提取到线粒体基因组或核基因组的方法。

国际上普遍采用丝状材料作为太空制造的主要材料形态,但其一次成型精度和表面光洁度较低,应用潜力受限。中科院太空制造技术重点实验室自主研发了类固态陶瓷膏体材料。使用该材料可有效保证制造过程中材料形态的稳定,为微重力环境下粉末材料的高精度成型提供了新技术途径,有望在未来实现半导体、光学部件、MEMS等产品在太空探索任务中的原位快速制造,也为月球资源的就位利用提供了新技术途径。

与亿万年前的生物对话,破解了古生代泥盆纪鱼类化石的密码,用60年走遍大江南北,张弥曼带着对鱼化石的热爱,将人生演绎出“万般精彩”。

2014年,付巧妹团队成员张颖奇等人在广西乐业的慈竹坨洞发现一熊猫个体,它生存的年代在末次盛冰期前后。在中国南方炎热潮湿的条件下,DNA的保存非常困难,对数万年前的样本进行基因重建更是举步维艰。付巧妹团队利用古DNA捕获技术,使该骨骼材料中仍然存在的极其微量的DNA得以富集。

中科院太空制造技术重点实验室2016年牵头开展我国首次“太空3D打印”技术实验,多项成果为我国空间站、在轨服务及深空探索等任务中实现多种材料的高精度制造奠定技术基础。

“我的古脊椎动物研究生涯始于大概60年前。”张弥曼在颁奖典礼上说,自己最初选择这个专业并非出于兴趣,而是响应国家号召,但做起研究后“发现非常有意思”,如同“先结婚后恋爱”。

团队将慈竹坨洞个体的线粒体与138个现存熊科个体和31个古代熊科个体的线粒体比较分析,发现相对于其它熊类而言,慈竹坨个体的线粒体DNA与现存大熊猫的遗传关系最为亲近;而大熊猫与其它熊类在1200—800万年前拥有最直接的母系共同祖先。但慈竹坨个体所属的种群与现存大熊猫的祖先是分离且并存的。

(原载于《科技日报》 2018-06-19 01版)

年轻时的张弥曼每年都会花几个月的时间在全国各地寻找化石。行走20多公里的山路,睡在农家的阁楼上、村里祠堂的戏台上,时而有老鼠爬过,身上长了虱子……数十载的坚持,张弥曼从未退缩。寂寞山岭间,人迹罕至处,多了一个跋涉的倩影——身负30多公斤的行囊,一根扁担挑着锤子、胶水、化石纸和被子……

线粒体DNA提供的只是一个基本数据点,而核DNA却是将父母的核DNA混合形成后代的核DNA,可提供数以万计的数据点,更便于了解相关种群的历史。专家认为,此项研究成果,意味着获取大熊猫的古核DNA亦指日可待,这将对准确研究大熊猫的进化史起到重要作用。

“像毛衣啊、内衣啊,这些我们拿回来就煮,放在锅里煮。”张弥曼在节目中说。

(原载于《科技日报》2018-06-1901版)

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