【基因科學】DNA的半衰期是521年

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【基因科學】DNA的半衰期是521年
2012 年 10 月 30 日 CASE PRESS  0 Comment
■雖然恐龍化石中的遺傳物質已無法取得，但其存留時間比想像中久。


古遺傳學家摩頓‧艾倫多夫（Morten Allentoft）利用已滅絕的恐鳥（moa birds）骨頭計算出DNA的半衰期。圖片來源:M. MØHL
編譯│張孝耘

雖然幾乎沒有學者認為恐龍的DNA能保存至今，但也沒有人知道遺傳物質完全解體到底需要多久。不過目前一項對紐西蘭出土的化石研究已讓這個問題塵埃落定，也打破了科學家複製暴龍（Tyrannosaurus rex）的希望。

細胞死後，酶就開始分解DNA主鏈的組成物質核苷酸（nucleotides）之間的鍵結，而微生物會加快分解的速度，不過歸根究底，促成鍵結分解最主要的因素還是在於和水起反應。因此理論上來說，由於地下水幾乎無所不在，所以埋在地下的骨頭標本的DNA會以固定的速率衰解。

推斷該速率的困難在於很少能發現一大批含有DNA的化石可藉以做出有意義的比較，再加上溫度的高低、微生物侵襲的程度，和氧化作用等等變化多端的環境因素也都會影響分解速度，更加深了測定的難度。

不過，哥本哈根大學（University of Copenhagen）的摩頓‧艾倫多夫（Morten Allentoft）及澳洲柏斯莫道克大學（Murdoch University）的麥可‧邦斯（Michael Bunce at Murdoch University）帶領的古遺傳學家研究團隊卻找到了答案，並發表在十月十日的《英國皇家學會學報B》（Proceedings of the Royal Society B1）上。他們檢驗了158塊含有DNA的腿骨，這些骨頭年齡在六百到八千年之間，分屬三種稱為恐鳥（moa）的已滅絕巨型鳥類，而三個出土地點彼此相距不到五公里，其保存狀況幾乎相同，例如溫度都在攝氏13.1度。

DNA的報酬遞減法則

研究人員藉著比較標本的年齡和DNA衰解程度，計算出DNA的半衰期為521年。意即生物死後521年，其DNA主鏈中的核苷酸間的鍵結有一半會斷掉，剩下的再過521年以後又斷掉一半， 以此類推。

該研究團隊預估即使是在−5 ºC這樣理想的溫度下，骨頭經過了680萬年，其所有的鍵結最後都會完全被破壞掉。其實DNA序列大約過了150萬年的時間就已經很難讀取了，因為剩下的DNA片段太短，無法從中取得有意義的資訊。

澳洲雪梨大學的計算演化生物學家賽門‧何表示「從恐龍和凝結在琥珀中的古昆蟲取得DNA的想法歷來廣受質疑，而如今這項研究證實了其謬誤。」但是，雖然680萬年和恐龍骨頭至少六千五百萬年的高壽相比有天差地遠之別，「我們或許可打破目前約50萬年的記錄，找到更古老的DNA序列。」

雖然這份最新的報告中的計算方法十分直截了當，但仍有不少疑問。

紐西蘭但尼丁奧塔哥大學（University of Otago in Dunedin, New Zealand）的古遺傳學家麥可‧克奈普（Michael Knapp）說：「我很想知道如果在環境迴異的情況下，像是凍土或洞穴等等，這個結果是否依然成立。」

此外，研究人員認為對於恐鳥骨頭各樣本之間DNA毀損程度的差異，時間因素只占了38.6%。邦斯說：「顯然還有其他影響DNA保存的因素，像是化石出土後的保管方式、土壤的化學成分、甚至動物死亡的季節等等，都需要進一步加以審視。」