蛋白質分析還原傳世大象標本的真實身份 _蛋白質

蛋白質分析還原傳世大象標本的真實身份
據中國科學報（段歆涔）：不幸的是，動物總是“狡猾的”，分類學家難免會出現差錯。
Tom Gilbert和 Enrico Cappellini發現，Linnaeus的標本是非洲象，而非亞洲象。
自然歷史博物館不會告訴游客，它們的標本分類漏洞百出，甚至一些重要發現也會出現錯誤，包括充當原型的植物和動物典型標本。
Carl Linnaeus是現代生物學分類命名的奠基人。盡管Linnaeus 針對動植物的分類通常是正確的，但他對一些物種的分類一直存在爭議，包括亞洲象。一支來自丹麥哥本哈根的團隊決定弄清其中的真相。
瑞典，烏普薩拉，1753
對于自己最新的發現，Linnaeus難以掩飾興奮和喜悅之情。“盡管這個小象‘姍姍來遲’，我仍舊非常高興。雖然它耗費大量的時間和金錢，但是這一切都很值得。很顯然，它的珍貴程度不亞于一顆美鉆。”1753年5月18日，他在一封寫給朋友的信中這樣說道。
在Linnaeus的催促下，瑞典國王Adolf Frederick買下了一個保存于酒精中處于胎兒時期的象標本，以充實其已經相當豐富的自然歷史收藏。當時的歐洲人很少關注象這種動物，Linnaeus渴望盡快把這種動物收錄到自己的著作《自然系統》中。
《自然系統》于1735年出版，之后定期更新。Linnaeus增設“綱”、“目”兩個分類等級。在此之前，以“種”為生物分類的最基本單位，相近的“種”劃為一“屬” 。Linnaeus又把相近的“屬”歸為一“目”，相近的“目”歸為一“綱”，適應了生物種類大大增加的新形勢。這種分類方法一直沿用至今。
這只僅有貓大小的小象成為象的模式標本，被收錄在《自然系統》中，Linnaeus將其稱作亞洲象。
盡管Linnaeus認為，象起源于南亞，但他可能也知道象會在非洲出沒，因為他應該了解類似的典故，比如，公元前3世紀，迦太基統帥漢尼拔在與羅馬的戰爭中，使用數十只裝有盔甲的戰象。不過，關于他是否知道自己所收藏的標本來自非洲仍存在爭議。
歐洲，18世紀末
18世紀末，學者將非洲象視作一類特殊的物種。一個世紀后，根據棲息地的不同（森林和熱帶草原），非洲象被劃分為兩個種類。這兩種象都表現出非洲象屬的特性——向側面傾斜的牙齒。
區分一只成年的亞洲象和非洲象非常容易：非洲象的耳朵更長。但是它們胎兒時期的差別卻很難區分。19世紀，象標本從斯德哥爾摩皇家宮殿轉移到瑞典自然歷史博物館，博物館的管理者開始質疑這份最有價值的藏品是否被貼錯了標簽。兩名工作人員在一次學術會議上說道，在某種程度上，該標本看起來更像一只非洲象。針對這一問題的爭論至今仍困擾著博物館的現任科學主管Per Ericson，他于20世紀90年代擔任博物館鳥類館的負責人。
英國，倫敦，21世紀初
21世紀早期，英國倫敦自然歷史博物館（NHM）哺乳動物館館長Anthea Gentry也開始有了相同的疑問。
Gentry是鳥類和哺乳動物領域的專家，她于1999年首次看到這個標本。她曾聽說斯德哥爾摩博物館展覽了一系列Linnaeus曾描述過的標本，并對此產生了濃厚的興趣。當她看到博物館的工作人員推出三大車展品時，Gentry幾乎屏住了呼吸。當時車上塞滿了各種廣口瓶，瓶子里有鳥類、松鼠、蝙蝠和其他動物標本。“這著實令我大開眼界。” Gentry說。
Gentry認為，Linnaeus對一些物種的描述和現代物種命名不匹配。2004年，在和丈夫的旅行過程中，她無意翻出了一張象標本的照片。“我告訴他，我認為這不是一只亞洲象。”Gentry回憶道。Gentry的丈夫是一位古哺乳動物學家。他說：“你是對的，這是一只非洲象。亞洲象的耳朵不會如此之大，它球形的頭更像非洲象。”
為了驗證自己的直覺，2006年，Gentry決定分析標本的DNA 。在那時，科學家已經能夠利用基因測序技術研究有2000年歷史的木乃伊和更古老的尼安德特人化石。Gentry和NHM的同事希望，這個歷史并不久遠的象標本包含足夠的基因信息，能揭示它到底來自非洲還是亞洲。遺憾的是，對標本的基因測序并未取得成功。之后，丹麥哥本哈根大學古DNA專家Tom Gilbert再一次進行嘗試，結果也以失敗告終，Gilbert甚至使用了當時世界上最先進的DNA測序手段。
丹麥，哥本哈根，2009
當Gilbert向蛋白質化學家Enrico Cappellini說起此事時，Cappellini感到一頭霧水。“為什么要談論象？”Cappellini質疑道。2009年，Cappellini以博士后研究員的身份加入Gilbert的實驗室，協助Gilbert研究禾谷類作物本地化。
由于在純酒精中浸泡了三百年，象標本的大部分DNA已經被損壞。但Gilbert推斷，其他生物分子，諸如蛋白質，肯定是完好的，否則標本會被液化。“蛋白質肯定是存在的。”他說。Cappellini的首要任務是分析膠原。膠原是結締組織和骨骼中的主要蛋白質。Gilbert希望， Cappellini能從Linnaeus的象標本中提取出蛋白質，進而找到能夠區分其是非洲象還是亞洲象的蛋白質。
理論上，Cappellini需要分離出一個能夠區分標本是非洲象還是亞洲象的單一蛋白質。但是他的早期方法并不奏效。盡管膠原廣泛存在于血管和皮膚中，但在不同的象種間卻并無區別。在小象的食道中，Cappellini和Gilbert檢測到一個能夠用于區分的蛋白質。該蛋白質是血紅蛋白的一部分。亞洲象蛋白質中的氨基酸是天冬氨酸鹽，而非洲象蛋白質中的氨基酸是谷氨酸鹽。Cappellini證實，Linnaeus象標本中含有的是谷氨酸鹽。所有的謎題都解開了：Linnaeus的象模式標本不是亞洲象，而是非洲象。
在指出了Linnaeus的錯誤之后，Gilbert擔心這一發現會對象分類學領域造成沖擊。我在思考這會不會給分類學家帶來混亂，畢竟他們發現模式標本竟然是錯誤的。
“不幸的是，動物總是‘狡猾的’，分類學家難免會出現差錯。”Gilbert說。
結語
“這是一個十分酷的科學探索故事。”美國華盛頓史密森尼博物院哺乳動物館長Kris Helgen說。
Gilbert認為，他領導的團隊所做的工作對其他領域（諸如古生物學）也有借鑒意義。
【蛋白質分析還原傳世大象標本的真實身份】Gilbert和Cappellini還認為，蛋白質分析有助于針對其他物種的研究。例如，他們正在嘗試弄清，為何已經滅絕的南美哺乳動物箭齒獸看起來像河馬，他們正在提取NHM中其他模棱兩可的標本的蛋白質以作分析。