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抱歉，你的祖傳DNA也有保質期，骨灰真不能驗DNA

02-10

作者 七君

我們經常可以看到這樣的新聞，某地挖掘出了誰誰誰的化石或骨頭，接著科學家們對這些遺物進行了DNA分析，發現它們有很古老的歷史。

比如，生活在15世紀的英格蘭國王理查三世（Richard III）的骨骸在幾年前被發現埋藏在英國萊斯特的一個停車場下面。接著這具屍骨的 DNA 被用來和他在英國王室的後代進行了匹配。

▲ 「福爾摩斯」本尼迪克特·康伯巴奇在《空王冠》中扮演的理查三世

看新聞、看電影的時候我們常常為 DNA 強大的功能感到震驚。比如在侏羅紀公園系列電影里，用恐龍化石里的 DNA 就可以輕鬆復活恐龍。許多懸疑的案件靠 DNA 分析就能輕鬆破解。

這些新聞和影視作品給我們一種錯覺，似乎 DNA 是永垂不朽的，就像強大的硬碟一樣，就算人死後肉體腐敗，DNA 也會繼續存在。甚至還有人以為，就算被放到火葬場燒成了灰，這骨灰里的 DNA 還能用。

有這種想法的人還不少，還有一些科學家就想用化石里的 DNA 復活已經滅絕的生物，比如猛獁象。

事實究竟如何呢？DNA 真的可以永垂不朽嗎？化石里的 DNA 還有用嗎？

DNA的全稱叫做脫氧核糖核酸。和許多物質一樣，DNA也會隨時間分解。

順便說一句，「鑽石恆久遠，一顆永流傳」也是騙人的，因為鑽石最後會變成石墨，就是鉛筆里的那種黑黑的物質，只不過這個過程很漫長。一顆普通鑽戒大小的鑽石大約在幾十億年後會癱軟成一堆黑乎乎的石墨糞土。但相對於人類短暫的壽命，鑽石的確可以算「恆久遠」了。

人死燈滅，DNA 也一樣。當你死了以後，你身體里的 DNA 也會跟著腐爛。細胞死亡後，DNA 就會被酶分解，其他微生物也會加速這個過程。

實際上，保存有大量 DNA 的化石是很少見的。目前保存最好的 DNA 都被儲存在乾乾的、硬硬的物質中，比如牙齒、骨骼，還有蛋殼裡。

DNA 的最大敵人就是水，大多數 DNA 的分解是水造成的。生命所需溫度、濕度、氧氣和陽光都會讓DNA分解。此外，細菌還有輻射也會促使 DNA 分解。

這聽起來有點諷刺，生命必須的氧氣、陽光、水分這些因素居然也會讓生命的密碼 DNA 分解...而讓生命的密碼 DNA 保存得更久的方法，就是讓它遠離生命所需的要素...

不過，一些科學家認為，如果保存得當，理論上 DNA 的最長保存時間是一百萬年。

這個數字怎麼算出來的呢？

有人在研究鳥類骨頭裡的 DNA 時發現，如果保存條件完美，DNA 的半衰期大約是521年。

啥是DNA的半衰期呢？

這就是說，521年以後，一份 DNA 里的一半都分解了，不能用了，只剩一半 DNA 還有用。不過剩下的 DNA 還會繼續隨著時間分解。

▲ 古生物學家 Morten Allentoft 正在研究恐鳥（moa）的骨骼化石。用這些化石他算出了DNA的半衰期。

用上面的半衰期算一算的話，就算把骨頭保存在零下5攝氏度的地方，680萬年後，骨頭裡面的 DNA 也會全部分解成很碎的渣渣了。而且過了100萬年以後，一份骨頭裡的 DNA 雖然沒有全碎掉，但因為分解得太短，也不能用來做 DNA 分析了。

所以，基本上 DNA 的最長保質期是100萬年。

那麼，如果把 DNA 隨便放在那裡，能保存多久呢？

如果暴露在陽光下經曆日曬和風吹雨打，那麼 DNA 的保質期大約只有幾周，之後這些 DNA 就不能被用於 DNA 分析了，自然也沒辦法傳宗接代了。

就算 DNA 不經曆日曬雨淋，但如果能夠接觸空氣的話，那麼一般2-3年就沒有用了。

然而，如果埋在土裡，那麼 DNA 的保質期可以延長到數千年至數萬年。如果冰凍在南極的凍土裡就更好了，DNA 的保質期可以延長到數十萬年。

新聞里常說，可以用 DNA 代替10年就報廢的硬碟來儲存信息，但這實際上需要非常嚴苛的保存條件，比如儲存環境要乾燥涼爽，而且這些方法操作起來都不方便，並且價格非常昂貴。

在實驗室里，科學家們一般把 DNA 泡在酒精里然後冷藏。對你想的沒錯，就類似於拿 DNA 泡酒。

另外一種方法是直接把含有 DNA 的幹細胞冷藏，這樣 DNA 不是一個人，還有個家。

還有一種方法是把 DNA 乾燥後真空包裝，接著放到零下80度的環境里冰凍。

不過，這些小心翼翼的儲存方法也不是萬無一失，因為環境的輻射也會傷害 DNA。因此很難說實驗室的 DNA 能不能存放一百萬年。

那麼，世界上最古老的 DNA 是多少歲呢？

目前世界上發現的最古老的 DNA 來自格陵蘭的一塊凍土。這塊凍土裡有蝴蝶、松樹還有其他生物的 DNA，據估計這些 DNA 大約有45萬-80萬年的歷史。

其他古老的 DNA 還來自一匹70萬年前的馬、在西伯利亞發現的一些40萬年前的植物，還有一頭11萬年前的北極熊。

那麼最古老的人類的 DNA 有多少歲呢？

目前發現的最古老的人類化石來自西班牙阿塔普埃爾卡山的胡瑟裂谷（Sima delos Huesos）。

2013年，科學家們在那裡發現了一些古老人類的骨骼。這些古老的人類和另一支已經滅絕的古老人類——丹尼索瓦人（Denisovans）相近，但也有可能是尼安德特人的祖先。這些人類骨骼里的 DNA 的歷史有40萬年。這是人類化石的新紀錄。

▲ 西班牙胡瑟裂谷的古人類骨骸，裡面保存的線粒體DNA有40萬年的歷史

現代智人的近親之一——尼安德特人的最古老的DNA大約有13-17萬年的歷史。這份古老的 DNA 是在義大利的一個山洞裡發現的，它的主人被叫做阿爾塔姆拉人（Altamura man）。

至於我們的直系祖先——最早的智人的 DNA 大約只有4.5萬年的歷史。包含這份古老智人 DNA 的容器是一根大腿骨，它是在西伯利亞的額爾齊斯河被發現的。

▲ 這根大腿骨里有最早的智人DNA

圖片來源：Bence Viola, MPI EVA

那麼，古老的 DNA 能用來複活生物嗎？

由於 DNA 的保質期最多只有100萬年，所以像侏羅紀公園系列電影那樣，用幾千萬年前的 DNA 復活恐龍可以說是天方夜譚。

更年輕的 DNA 或許還有用。有人正在嘗試利用 DNA 復活猛獁象。他們會不會成功很難說，因為之前有許多失敗的先例。

▲ 西伯利亞發現的猛獁象的毛髮，裡面的DNA保存得比較好

圖片來源：Stephan Schuster lab, Penn State

2009年的時候，一些西班牙的科學家曾經用一種已經滅絕的動物——西班牙羱羊（Capra pyrenaica）的DNA來複活這個物種。

▲ 最後一隻西班牙羱羊，也是被用來克隆的 Celia 的屍體目前被製成了木乃伊，保存在西班牙北部的一個國家公園裡

其實2000年的時候西班牙羱羊已經被宣告滅絕。最後一隻西班牙羱羊的 DNA 被保存在液氮里。2003年的時候，一隻克隆西班牙羱羊出生了，但是這個小傢伙在地球上只呼吸了幾分鐘的空氣就掛了。

什麼，你說琥珀里小蟲的 DNA？

琥珀是樹脂形成的，它的確是一種能夠保存小動物的好東西，許多昆蟲在琥珀里看起來栩栩如生，就好像是剛死沒多久。

▲ 這隻2.3億年的蟎蟲以及另外那隻類似於蚊子的昆蟲是目前琥珀中發現的最古老的動物。

圖片來源：A. SCHMIDT, UNIVERSITY OF G?TTINGEN

但實際上，你看到的昆蟲只剩下了軀殼，早就沒有了「靈魂」。在琥珀里，昆蟲的外骨骼的確可以保存數千萬年不腐爛，然而它們身體里的 DNA 早就分解完了。因此科學家們幾乎不能用琥珀里的昆蟲殘骸進行 DNA 分析。

同樣，許多埃及木乃伊看起來保存得是不錯，至少肌肉都沒有腐爛。不過在埃及炎熱的沙漠里，這些木乃伊的 DNA 也早就因為受熱分解了。火葬就更不用說了，那幾百甚至上千度的高溫燒過後，骨灰里的 DNA 早就灰飛煙滅了。

所以說啊，千萬不要被事物的外表迷惑了。就比如有些人看起來風風光光的，好像有一套很厲害的祖傳 DNA，回到家裡卻連條貓的 DNA 都沒有。

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圖片來源：

Nerdist,TheTelegraph, giphy

參考資料：

phys.org/news/2014-10-o

news.nationalgeographic.com

phys.org/news/2015-04-a

news.discovery.com/eart

news.bbc.co.uk/2/hi/sci

livescience.com/7331-an

cn.nytimes.com/science/

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bbc.com/news/science-en

slate.com/articles/heal

nature.com/news/dna-has

Dessler, A. (2000). Chemistry and Physics of stratospheric ozone (Vol. 74). Academic press.


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