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SCIENTIFIC AMERICAN August 2012

New Life for Ancient DNA

眠りから覚める古代DNA

By Kevin L. Campbell /Michael Hofreiter K. L. キャンベル /M. ホフライター
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For more than 150 years scientists have primarily relied on fossilized bones and teeth to reconstruct creatures from deep time. Skeletons divulge the sizes and shapes of long-ago animals; muscle markings on bones indicate how brawny the creatures were and how they may have moved; tooth shape and wear attest to the kinds of food eaten. All in all, researchers have managed to extract extraordinary quantities of information from these hard parts. On rare occasions, they have chanced on exquisitely preserved mummies and frozen carcasses that have allowed them to add more detail to their reconstructions, such as the length of the fur, the shape of the ears, the specific contents of an animal’s last supper. Yet for all that scientists have been able to deduce about the physical characteristics of life-forms from past eras, we know very little about the physiological processes that sustained them.  150年以上にわたって,科学者が古代の生物を復元するのに使うことができるのは,主に化石化した骨と歯だった。骨格から古代の動物の大きさや形がわかる。また,骨に残っている筋肉付着部の痕跡によって,その動物がどれほどたくましく,どんな動き方をしたかを推定できる。歯の形と摩耗の度合いは,どんなものを食べていたかを教えてくれる。
 総じて研究者たちは「硬い」組織から極めて多くの情報を引き出してきたといえる。まれに,とりわけ状態のよいミイラや凍結死骸が偶然見つかり,より詳しい情報を付け加えることができる。毛の長さや耳の形,動物が最後に食べたものなどだ。ただし研究者が昔の動物に関して推定できるのは,肉体的な特徴だけだ。その動物を支えていた生理学的な過程はほとんどわかっていない。
That gap is closing, however. Recent advances in biotechnology now allow us to reassemble ancient genes from extinct animals and resurrect the proteins those genes encode—proteins that both form and drive the cellular machinery that underlies life-giving processes. The work heralds the dawn of a thrilling new scientific discipline: paleophysiology, the study of how the bodies of bygone organisms functioned in life. We are still in the earliest days of this research, but already we have gained stunning insights into how one iconic beast of prehistory—the woolly mammoth—adapted to the brutal conditions of its Ice Age world. Although the Jurassic Park dream of cloning prehistoric animals remains out of reach, our work has demonstrated the feasibility of observing key physiological processes that took place in creatures that have long since vanished from the face of the earth.  だが,そのギャップは埋まりつつある。バイオテクノロジーの最近の進歩によって,絶滅した動物の古代遺伝子を再構築し,その遺伝子がコードするタンパク質を復元できるようになったのだ。生命活動を支える細胞内の機構を構築してそれを動かしているタンパク質だ。この研究は刺激的な新しい科学の幕開けを告げる。「古生理学」,つまり過去の生物が生きていたときにどのように機能していたかを研究する学問だ。
 この分野の研究はまだ始まったばかりだが,すでに先史時代を象徴する動物であるマンモスが氷河期の過酷な環境にどのように適応したかについて,驚くべき知見が得られている。有史以前の動物のクローンを作るという,映画『ジュラシック・パーク』のようなことはできないが,遠い昔に地球上から姿を消した動物の体内で起きていた生理的プロセスを観察することはできる。私たちの研究がそれを実証した。

COLD CASE

For one of us (Campbell), the inspiration for this venture began one evening in 2001 while watching a television show documenting the exhumation of woolly mammoth remains from Siberian permafrost. Given the highly publicized cloning of Dolly the sheep, announced in 1997, pundits on the show speculated—wrongly, it turns out—that DNA from this mammoth might soon permit scientists to bring these creatures back to life. Campbell’s own vision was far more targeted than that colossally complicated enterprise and, ultimately, more feasible. He wanted to find out how these extinct cousins of today’s Asian elephants managed to adapt to the cold climate in the high latitudes where they lived.
 凍土に残されていた証拠
 著者の1人であるキャンベルがこの冒険に踏み出そうと思い立ったのは,2001年のある晩,シベリアの永久凍土層からマンモスの遺骸を発掘するドキュメンタリー番組を見ているときだった。1997年に発表されたクローン羊ドリーの研究はすでに一般にもよく知られるようになり,番組に出演していた専門家らは,このマンモスから採取したDNAを使えば,近い将来,こうした古代生物を甦らせることができると予想した(後で間違いだとわかったが)。
キャンベルの考えは,そんな途方もなく複雑な試みよりもずっと的が絞られており,最終的には実現可能性も高かった。彼は,現代のアジアゾウの親戚にあたるマンモスが,どうやって生息地である高緯度地方の寒冷な気候に適応したかを知りたいと思っていた。