当查尔斯·达尔文在19世纪30年代乘坐HMS 贝格尔号 访问南美洲时，他发现了几种难以分类的巨型哺乳动物化石，例如 Macrauchenia，它看起来像一只长着长鼻子的无峰骆驼；或者 Toxodon，有着犀牛的身体、河马的头部和啮齿动物般的牙齿——他将其描述为“也许是有史以来发现的最奇异的动物之一”。
自达尔文时代以来，没有人能够弄清楚这些奇异的野兽在哺乳动物家谱中的位置。但现在，通过分析来自12000年前化石的古代胶原蛋白，研究人员表示他们已经解开了这个谜题。这项工作背后的科学家也认为，古代蛋白质可能会彻底改变对长期灭绝物种的研究，揭示比使用DNA可以研究的更古老数百万年的化石的秘密。
作为一群超过250种被称为南美有蹄类动物的哺乳动物的一部分，这些生物在该大陆上生活了约6000万年，然后在约12000年前消失。关于它们祖先的困惑部分是由于不完整的化石记录，但也因为研究人员一直没有运气从南美有蹄类动物化石中分离出DNA；这种分子在该大陆温暖的气候中迅速降解。
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因此，伦敦自然历史博物馆的分子进化生物学家伊恩·巴恩斯与英国约克大学的生物考古学家马修·柯林斯以及一个国际研究团队合作，尝试了一种不同的策略：提取胶原蛋白。这种蛋白质的存活时间大约是DNA的十倍，并且是骨骼的主要结构成分。“与DNA相比，它的含量绝对非常丰富，”巴恩斯说。
该团队首先构建了一个胶原蛋白家谱树，该树根据不同哺乳动物的亲缘关系排列了它们的胶原蛋白序列。研究人员不得不从貘、河马和土豚中提取和测序胶原蛋白，以构建他们的图像。有了这个基础，他们从阿根廷两个不同博物馆的四个有蹄类动物标本中提取了胶原蛋白并进行了测序——两个 Toxodon 标本大约有12000年历史，两个 Macrauchenia 无法进行碳年代测定——并将古代蛋白质与他们的树进行了比较。
最近有人根据南美有蹄类动物的化石提出，它们是与大象和海牛一起的非洲兽类群的一部分。但是本周 自然杂志>报道的蛋白质序列显示，博物馆标本与奇蹄目动物关系最为密切，奇蹄目动物包括马、貘和犀牛。
英国剑桥大学的古生物学家罗布·阿舍尔说，这项研究是“向前迈出的一大步”，他没有参与这项研究。“生物学家现在可以开始梳理出化石的物理特征是如何进化的，”他说。
古代蛋白质革命
但参与这项研究的研究人员表示，这仅仅是开始。他们写道，古代蛋白质现在可能被证明像DNA一样对研究生命之树具有革命性，“但有可能追溯到更久远的时间”。生物考古学家柯林斯说，现代仪器意味着研究人员现在可以从古代样本中获得多得多的信息：今天的质谱仪可以比以前更准确地测量蛋白质质量，并且可以收集和浓缩蛋白质混合物中的稀有成分。
迄今为止，从格陵兰岛冰芯中提取的最古老的DNA有45万至80万年的历史。蛋白质可以追溯到数百万年前。2007年，美国研究人员声称已经对来自一块6800万年前的恐龙化石的胶原蛋白片段进行了测序，但这一结果 已被证明存在争议。否则，迄今为止回收的最古老的蛋白质序列来自一只生活在北极320万年前的骆驼。“当然，400万年不会有问题，”柯林斯说。“在寒冷的地方，也许可以达到2000万年。”
蛋白质也可能有助于研究最近在DNA研究困难的炎热环境中灭绝的物种：柯林斯所描述的晚更新世时期周围的“奇异而奇妙”的动物，从印度尼西亚弗洛勒斯岛的矮象和巨型啮齿动物到澳大利亚的巨蜥和袋鼠。
阿舍尔不相信古代蛋白质会像古代DNA一样具有革命性，但他将这种潜力描述为“非常令人兴奋”。他说，对于在过去数百万年内灭绝的物种，“这可能会真正颠覆局面”。
本文经许可转载，并于2015年3月18日首次发表。