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南极洲海底发现迄今最古老海洋DNA 为研究海洋生态系统对气候变化影响提供线索

2022-10-13 来源：天气网【字体：大中小】

天气网讯，近日，国际研究人员又有了一个重大的发现，即澳大利亚塔斯马尼亚大学领导的一组国际研究人员在南极洲海底发现迄今最古老海洋DNA！据悉，这些有机物质碎片可追溯到100万年前，这将对研究海洋生态系统对气候变化长期影响有着重要的意义。

南极洲海底发现迄今最古老海洋DNA

南极洲海底最古老海洋DNA

由澳大利亚塔斯马尼亚大学领导的一组国际研究人员在南极大陆北部斯科舍海的深海沉积物中发现了最古老的海洋DNA。这些有机物质碎片可以追溯到100万年前，为研究海洋生态系统对气候变化的长期影响提供了宝贵线索。相关研究成果近日发表在《自然·通讯》上。

沉积古DNA（sedaDNA）分析是一项新技术，可帮助破译过去哪些生物体曾生活在海洋中以及何时生活过。此次，研究团队使用该技术研究了过去100万年来斯科舍海海洋生物结构的变化。像斯科舍海这样的地方，sedaDNA能保持完整是由于极地海洋环境相关的低温、低氧和缺乏紫外线辐射的条件。

研究人员于2019年从海底提取了DNA，并进行了广泛的污染控制，以确保材料中年龄标记的准确性。他们能够检测到100万年前的古代DNA，在检测到的生物中，还有硅藻或单细胞生物，它们的DNA可以追溯到54万年前。研究人员说，这是经鉴定的迄今为止最古老的海洋sedaDNA。

南极洲海底发现迄今最古老海洋DNA 为研究海洋生态系统对气候变化影响提供线索

迄今最古老海洋DNA

数据还表明，在温暖的气候时期，硅藻一直很丰富。在大约14500年前，斯科舍海的食物链一次发生了这样的变化。研究人员说，这是一个有趣而重要的变化，与全球范围内海平面的迅速上升和自然变暖导致的南极洲冰层的大量丧失有关。气候变暖显然导致了南极洲周围海洋生产力的提高。

这项研究表明，海洋sedaDNA分析可以扩展到数十万年，为研究冰期—间冰期循环中的整个生态系统海洋变化和古生产力阶段开辟了道路。这些自然气候变化时期还有助于人们深入了解当前和未来人类引起的气候变暖以及生态系统的反应。

关于DNA的组成：

DNA

DNA是由重复的核苷酸单元组成的长聚合物，链宽2.2到2.6纳米，每个核苷酸单体长度为0.33纳米。尽管每个单体占据相当小的空间，但DNA聚合物的长度可以非常长，因为每个链可以有数百万个核苷酸。例如，最大的人类染色体（1号染色体）含有近2.5亿个碱基对。

生物体中的DNA几乎从不作为单链存在，而是作为一对彼此紧密相关的双链，彼此交织在一起形成一个叫做双螺旋的结构。每个核苷酸由可与相邻核苷酸共价键结合的侧链骨架和含氮碱基组成，两条链上的含氮碱基通过碱基互补以氢键相连。糖与含氮碱基形成核苷，核苷与一个或多个磷酸基团结合成为核苷酸。

DNA骨架结构是由磷酸与糖类基团交互排列而成。组成脱氧核糖核酸的糖类分子为环状的2-脱氧核糖，属于五碳糖的一种。磷酸基团上的两个氧原子分别接在五碳糖的3号及5号碳原子上，形成磷酸双酯键。这种两侧不对称的共价键位置，使每一条脱氧核糖核酸长链皆具方向性。双螺旋中的两股核苷酸互以相反方向排列，这种排列方式称为反平行。脱氧核糖核酸链上互不对称的两末端一边叫做5'端，另一边则称3'端。脱氧核糖核酸与RNA最主要的差异之一，在于组成糖分子的不同，DNA为2-脱氧核糖，RNA则为核糖。

DNA的双螺旋通过在两条链上存在的含氮碱基之间建立的氢键来稳定。组成DNA的四种碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T）。所有四种碱基都具有杂环结构，但结构上腺嘌呤和鸟嘌呤是嘌呤的衍生物，称为嘌呤碱基，而胞嘧啶和胸腺嘧啶与嘧啶有关，称为嘧啶碱基。

两条核苷酸链沿着中心轴以相反方向相互缠绕在一起，很像一座螺旋形的楼梯，两侧扶手是两条多核苷酸链的糖一磷基因交替结合的骨架，而踏板就是碱基。DNA双螺旋是右旋螺旋。不同磷酸盐基团之间的凹槽仍然暴露在外。主沟宽2.2纳米，而小沟宽1.2纳米。两个凹槽的不同宽度决定了蛋白质对不同碱基的可接触性，这取决于碱基是在主沟还是小沟中。与DNA的蛋白质，如转录因子，通常与处在大沟中的碱基接触。