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洛阳国家大学科技园
生物学研究过程中，物种的鉴别以及进化分析是重要的研究课题。2006年，“从化石中提取DNA”被评为该年度世界十大科技进展。从化石中提取出古生物DNA，使得追溯生物演化的全过程成为可能，我们可以期待未来有一天从现实世界中看到侏罗纪公园中生龙活虎的恐龙。2008年，科学家在西伯利亚南部阿尔泰山脉的洞穴中发现了人的牙齿和手指骨骼化石，后来从这些化石中成功提取了DNA，DNA鉴定发现来源名为Denisovans的新人种。在物种进化研究过程中，DNA鉴定起着至关重要的作用。但同时，保存在化石和考古材料中的古DNA，由于受水解和氧化等降解因素的影响，通常以高度片段化、小分子量的形式存在于古代样品中。而这种样本DNA的研究很大程度上需依赖先进技术，研究者对这些样本的提取经常是头痛不已。
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古生物样本主要有骨头、毛发、化石、生物标本等。这类样本通常有以下特殊性：
骨头化石样本往往较为坚硬，一般碳酸钙含量较高。例如存留在岩石中的化石，硬骨鱼类的耳石。耳石主要由主要由碳酸钙构成，在鱼种识别及鱼类系统性研究方面具有重要的价值。此类样本常需要一定预处理，破碎，裂解才可以分离DNA。
样品储存时间长。一些古生物标本，时间短则数十年，长则可达数百年。DNA在长期储存过程中产生降解与片段化的问题。
部分样品因为环境因素或处理条件，例如化石和标本类，DNA常带有一定水平的抑制剂。而抑制物的残留会对后续实验例如PCR产生影响。
有些样本量有限且较为珍贵，提取成功率不高。
2007年，美国宾夕法尼亚大学的Stephan C. Schuster和 Webb Miller与丹麦哥本哈根的Thomas Gilbert领导一支研究队伍，成功完成了对猛犸象的线粒体基因组测序。这一成果显示已灭绝动物的毛发、指甲等含角蛋白部分可较完整地保存古生物的DNA，比骨骼和肌肉等样本类型更为理想。这一研究成果为古生物基因组学研究发展带来了福音。毛发中的角蛋白可保护其DNA免受外界侵蚀，从而相当程度上避免骨骼、肌肉等组织中出现的DNA信息混杂、破损或遗失现象。在动物毛发的发干主要部分就是一种生物学塑料包裹着的DNA，有这层生物学塑料包裹着，里面的DNA遗传物质才很少会损伤，并很容易将其它微生物的遗传信息分离出去。此外，发干里的线粒体DNA十分丰富，而线粒体DNA常用来预测一个种群的遗传多样性。随着分子生物的不断发展，通过查阅相关文献我们发现，这类样本提取成功的案例也越来越多。Michal[1]等针对2~3世纪前的动物化石样本使用了传统有机试剂裂解，苯酚法提取的方式，最后以乙醇沉淀提取DNA，并成功完成PCR的扩增。但Jon研究却表明，通过传统有机沉淀法提取DNA容易引入PCR的抑制物[2], Jon课题组改为使用QIAamp DNA Blood Mini Kit试剂盒，结果表明硅胶膜过柱方案在抽提过程中能有效地去除抑制剂，成功从保存十年之久的尸骨中提取DNA。
QIAamp DNA Blood Mini Kit试剂盒
另外，更值得关注的是，Gro等人[3]使用DNeasy Mini Kit试剂盒，成功从600-5000年前的驯鹿骨头中提取出DNA，最终顺利完成了驯鹿物种进化图谱。Hasibe使用EZ1 Investigator Kit全自动核酸提取仪成功从古老化石头骨分离DNA[4]。种种研究表明，这类样本的提取并不难，只要采用合理的提取方法以及选择合适的QIAGEN试剂盒，DNA提取难题全都一扫而光。
对于古老样品，样本前处理很关键，以古生物骨骼样本为例，QIAGEN建议先用刮刀把表面2-3mm 厚度刮除以去除脏物与抑制物。然后蒸馏水清洗一次，再用96%乙醇清洗一次后风干。然后通过敲碎研磨，或者直接使用 QIAGEN TissueLyser II自动化样本破碎仪充分粉碎至粉状。骨粉后续可以按照相应试剂盒操作说明进行DNA抽提。推荐使用试剂盒及具体适用场合如下。
QIAamp DNA & Blood Mini Kit (cat. No.51304 or 51104)，从人类血液及组织样本中提取DNA，一些尸骨或化石样本均可推荐此试剂盒。
DNeasy Blood & Tissue Kit (cat. No. 69504)，从动物组织和血液中提取基因组DNA的试剂盒。相关学者利用此试剂盒成功从博物馆标本储存60年的蝙蝠皮肤和骨头中提取DNA[5]。
QIAamp DNA Micro Kit (cat. No. 56304)，从微量样本中纯化基因组DNA和线粒体DNA，因试剂盒中含有carrier RNA, 有助于提高微量DNA与硅胶膜结合，并能有效提高洗脱效率和产物纯度。因此适用于样本量少而珍贵的场合。
QIAamp DNA Investigator Kit (cat. No.56504)，法医样本试剂盒，可处理一些骨头、牙齿、毛发等难提取的样本。若古生物样本起始量不多，可以选择这个试剂盒。
小编建议使用QIAamp DNA & Blood Mini kit或DNeasy Blood &Tissue kit试剂盒提取古生物样本时，蛋白酶和裂解buffer AL消化时，孵育时间可适当延长。为提高最终DNA浓度，在DNA洗脱步骤将洗脱液buffer AE体积从200μl调整为50μl。
科研虐我千百遍，我待科研如初恋。您是否还在为骨头、化石、标本等疑难杂症样本而一筹莫展？找准QIAGEN蓝盒子，这都不是事儿。预祝科研君实验成功！
参考文献：
[1] SALAMON M, TUROSS N, ARENSBURG B, et al. 2005.Relatively well preserved DNA is present in the crystal aggregates of fossilbones. Proc Natl Acad Sci U S A [J], 102: 13783-13788.
[2] DAVOREN J, VANEK D, KONJHODZIC R, et al. 2007. Highlyeffective DNA extraction method for nuclear short tandem repeat testing ofskeletal remains from mass graves. Croat Med J [J], 48: 478-485.
[3] BJØRNSTAD G, ØYSTEIN F, HUFTHAMMER A K, et al. 2012.Ancient DNA reveals a major genetic change during the transition from huntingeconomy to reindeer husbandry in northern Scandinavia. Journal ofArchaeological Science [J], 39: 102-108.
[4] VURAL H C 2009. Quantification and presence of humanancient DNA in burial place remains of Turkey using real time polymerase chainreaction. African Journal of Biotechnology [J], 8: 5163-5168.
[5] IUDICA C A,WHITTEN W M, WILLIAMS N H 2001. Small bones from dried mammal museum specimensas a reliable source of DNA. Biotechniques [J], 30: 732.