分子考古学绪论.ppt

在理想状态下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，即保持着基因平衡。 当等位基因只有一对（Aa）时， 设基因A的频率为 p，基因a的频率为q，则： A+a=p+q=1 （任何时候） AA+Aa+aa=p2+2pq+q2=1 （达到平衡时） 遗传漂变 遗传漂变：是指当一个族群中的生物个体的数量较少时，下一代的个体容易因为有的个体没有产生后代，或是有的等位基因没有传给后代，而和上一代有不同的等位基因频率。 建立者效应（Founder effect） 瓶颈效应（Bottleneck effect） 建立者效应和瓶颈效应图解 样本采集 样本处理 DNA提取 PCR扩增 DNA测序 Y-DNA mtDNA 核DNA 骨骼、牙齿 去除样本表 面污染 污染控制 真实性验证 DNA数据 统计分析 四、分子考古学研究方法 1 系统发育分析 2.群体遗传学分析 PCR产物检测 PCR产物纯化 Pre-PCR Post-PCR 五、分子考古学与相关学科的关系 分子系统学 群体遗传学 动物考古 体质人类学 环境考古 植物考古 分子生物学 分子考古 六、什么是古DNA？有何特点？ ◆残存在古代生物遗骸中的遗传物质：脱氧核糖核酸。 ◆由四种碱基构成 A 腺嘌呤 G鸟嘌呤 T 胸腺嘧啶 C 胞嘧啶 ◆双螺旋结构 1.古DNA的定义 2.古DNA的来源 ◆软组织（Softissues） ◆硬组织（Hardtissues） ◆化石（Fossil） www.icemanphotoscan.eu 3.古DNA的特点 ◆含量极低 在保存状态较好的情况下, 2000个分子/mg 在保存状态不好的情况下, 10~40个分子/mg ◆高度降解 自身修复机制停止，降解成100-500 bp短的片段 ◆广泛损伤 水解损伤、氧化损伤、断链损伤和DNA 交联 水解主要破坏碱基与糖环相连接的N-糖苷键以及连接磷酸糖骨架的磷酸二酯键。 氧化作用则对碱基和磷酸糖骨架本身具有破坏作用。 断链损伤可以分为内源性的酶促降解以及非酶解磷酸二酯键的断裂两个方面。 交联是DNA分子和蛋白质分子连接在一起。 碱基 糖分子 G A C T 骨组织结构 骨组织由大量钙化的细胞间质及数种细胞组成。 细胞间质主要由胶原质和羟基磷灰石构成。 胶原质与羟基磷灰石通过钙桥连接形成的嵌合结构具有一定的空间效应，弱碱性条件下DNA 片段带负电，在羟基磷灰石晶体表面可以形成化学吸附，这对古DNA 的保存相当有利。 七、古DNA分子保存年限 Willerslev E Cooper A. 2004 在寒冷的条件下DNA分子大致的保存年限。 保存机制研究 Lindahl 等以纯化DNA 水溶液为实验材料对DNA 的降解进行模拟分析，实验测得在70℃，pH 7.0 条件下DNA 衰减速率为4×10-9 bp/s，进而估计古DNA的最大保存年限为10 万年。 P??bo发现DNA 降解存在 “平台效应”。 Li的研究表明DNA 水溶液的降解速率来推算古DNA 的保存年限并不准确。 The half-life of DNA 521 years for a 242 bp mtDNA DNA的半衰期约为521年；换言之，每过521年脱氧核糖核苷酸之间的化学键就会断裂一半。就算在-5℃的最理想条件下，最多经过680万年，DNA就完全降解。 影响古DNA保存的因素 温度---湿度---土壤条件---埋藏深度 一般来说，恒定低温的环境对古DNA 的长期保存起着关键作用。原因在于在寒冷的埋藏环境下，土壤冻结成冰的形成过程产生封闭作用，可以隔离造成埋藏生物遗体同DNA氧化分解的氧气之间的接触。北纬35度以上是古DNA最佳保存地点。 除了寒冷的环境以外，湿度较低、中性或弱碱性埋藏环境有利于古DNA 的保存；深度埋藏将大大减弱UV 辐射或放射性同位素辐射作用，也有利于古DNA 的保存。 八、古DNA研究简史 ◆1981年, 中国科学院生物物理研究所的王贵海和陆传宗就对长沙马王堆一号汉墓出土的一具有2000多年历史的女尸进行了核酸的分离与鉴定的研究。 1.准备和酝酿阶段（1984-1989） ◆P??bo在 1985 年运用分子克隆方法从23 具埃及木乃伊中获得了约公元前2 000 多年的古DNA ◆ 1984年,Higuchi等首次利用克隆技术从博物馆收藏的约140年的斑驴（Quagga）皮肤标本中得到古DNA 2. 高潮阶段（1989-1994） ◆1986年美国化学Mullis发明了划时代的PCR技术（Polyme rase Chain Reac