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在古生物学研究中，DNA分析已为人类揭示了大量灭绝物种的遗传信息，但RNA因其极不稳定性，一直是古生物学研究的"禁区"。近日，Cell杂志发表了一项突破性研究，首次成功解析了猛犸象的古RNA表达谱，为理解灭绝物种的生理适应机制提供了全新视角。这项研究不仅突破了古RNA分析的技术瓶颈，还揭示了猛犸象在寒冷环境中的关键适应性基因表达模式，为古生物学和进化生物学开辟了全新研究方向。
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Figure 1 思维导图
这项由国际团队主导的研究旨在突破古RNA分析的技术限制，通过创新性方法重建猛犸象的基因表达图谱。研究团队采用了古RNA（aRNA）测序技术，从10只猛犸象化石样本中成功提取并分析了RNA分子，这些样本来自不同地理区域和年代，确保了数据的广泛代表性。为了提高分析准确性，研究人员开发了"参考辅助的3D猛犸象组装"方法，将猛犸象的古RNA序列与亚洲象基因组进行精确比对，从而有效识别出与生理功能相关的基因表达模式。
Figure 2 古DNA与RNA序列真实性评估
在方法学上，研究团队创新性地使用BEDtools工具对基因表达的广度和丰度进行量化分析，特别关注了转录本覆盖度（transcript breadth）这一关键参数。他们将猛犸象的RNA序列按照覆盖度分为高（≥5%）和低（<5%）两个类别，系统分析了这些序列在亚洲象基因组上的映射情况。研究还专门针对microRNA进行了深入分析，利用BEDtools的strand-aware intersect功能，精确计算了与microRNA成熟区域重叠的序列比例，确保了分析的严谨性。
研究结果显示，猛犸象的基因表达谱与现代亚洲象存在显著相似性，但也有独特的适应性特征。特别是在与寒冷适应相关的基因上，如脂肪代谢、毛发生长和血液循环相关基因，猛犸象表现出特异的表达模式。研究还发现，猛犸象的microRNA表达谱与现代大象有明显差异，这可能与其独特的生理适应机制有关。通过对10只猛犸象样本的全面分析，研究团队成功绘制了猛犸象的基因表达网络图谱，为理解其在冰河时期的生存策略提供了关键证据。
值得一提的是，研究团队通过对比原始aRNA测序与深度重测序的数据，验证了方法的可靠性。数据显示，深度重测序在原始序列基础上获得了更高的数据量，但关键的表达模式保持一致，这大大增强了研究结果的可信度。此外，研究还通过与人类参考组织的表达数据进行整合，进一步确认了猛犸象基因表达的生理相关性。
Figure 3 基于古RNA和DNA的猛犸象1（Yuka）性别鉴定
这项研究不仅在技术上实现了古RNA分析的重大突破，还为理解猛犸象的生理适应机制提供了前所未有的深度。通过重建猛犸象的基因表达谱，研究团队揭示了其在寒冷环境中的关键适应策略，包括脂肪代谢的优化、毛发的密集生长以及对低温的生理调节机制。这些发现不仅丰富了我们对猛犸象生物学的理解，也为研究其他灭绝物种的适应性进化提供了新方法。
然而，这项研究也存在一定的局限性。首先，古RNA的提取和分析技术仍处于早期阶段，样本数量有限，可能影响结果的全面性；其次，由于RNA的不稳定性，研究只能分析相对近期的猛犸象样本（约1万年以内），无法追溯更古老的基因表达模式；最后，尽管研究确认了基因表达与生理功能的相关性，但尚未通过实验验证这些表达模式的具体功能机制。
未来研究可以进一步扩大样本规模，探索更古老的猛犸象基因表达谱，并结合功能实验验证关键基因的生理作用。同时，这项技术有望扩展到其他灭绝物种的研究中，如剑齿虎、袋狼等，为古生物学研究开辟全新领域。随着古RNA技术的不断成熟，我们有望在不久的将来，更全面地重建灭绝物种的生理图景，深入理解地球生物圈的演化历史。
Mármol-Sánchez, E. et al. Ancient RNA expression profiles from the extinct woolly mammoth. Cell (2025) doi:10.1016/j.cell.2025.10.025.