古生物学和古DNA研究领域始终面对着一个难题：
越古老的样本，降解程度越高。
这是因为在古样本中的所包含的DNA量非常少，并且早已裂解成了片段，导致难以提取。
而如今，情况发生了转变
新一代测序技术的诞生
使得人类能够绘制出更加远古的基因蓝图
现在让我们来顺着历史的长廊，探究一下远古基因技术的发展过程：
——1984年，古DNA研究的最早起源世界。
在当时，聚合酶链反应技术（PCR）仍未诞生，但发生了一件轰动世界的新闻，证明了遗传物质可以从死去多年的动物身上收集：
加州大学伯克利分校的科学家们成功地从博物馆内已有140多年历史的斑驴（一种已经灭绝的斑马近亲）标本上，克隆测序出两个线粒体DNA碎片1。
斑驴在1885年灭绝。图为最后一只斑驴皮毛做成的标本。(Photo:©Artis Museum)
在此事件后不久，中国和德国科学家相继发表的相似的古DNA研究，自此远古基因技术开始飞快发展……
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——1985年，穆利斯发明了聚合酶链反应（PCR）。
PCR技术的出现极大的改变了古老DNA研究领域，它使得科学家们发现了时至今日都极为困扰的一个问题——样本污染：
例如，一个被认为是从2000万年前木兰叶上提取的叶绿体古DNA，经PCR测试后，发现只不过是叶片发生感染后的细菌。
又例如，辛苦从8000万年前恐龙骨片提取的线粒体DNA，再经检验后被发现实际上是现代人类的DNA。
而样本污染，归根结底是由于远古样本的特殊性质所导致。
越古老的样本，降解程度越高。
在有机体死亡后，其组织和遗传物质中的外源性和内源性核酸酶就即刻开始降解。其中DNA的半衰期平均为521年，也就意味着，从化石标本中采集到的DNA大多数源于其外部，而非核心。
但第一代研究古DNA的方法所使用的克隆技术，主要是通过酶来修复受损的DNA。其缺点就是会引入外部物造成样本污染，致使序列发生错误。
PCR技术的出现解决了克隆方法的问题，但传统的PCR要放大长度至少90碱基对的碎片，如此长度的碎片很难在几千年高度降解的样本中找到。因此，PCR技术更容易放大一个被污染的现代DNA，而不是标本中的DNA。并且，运用传统PCR技术一次只能检测一小段DNA，所以要测序出一幅完整的基因组图谱也极度费时费力。所以在古代基因测序之中，错误在所难免。
但这些错误并非毫无意义。样本污染的问题促使研究者们在发掘、归类、处理和研究的过程中都设计出了更加严谨的步骤。意识到处理远古基因的难题后，研究者们创造出能够区分真正的远古基因物质和现代DNA的方案。
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——21世纪，新的测序策略——循环芯片测序法（cyclic-array sequencing）诞生。
所谓循环芯片测序法，也称为“新一代测序技术(NEXT-GENERATION SEQUENCING, 以下简称为NGS)”，简言之就是对布满DNA样品的芯片重复进行基于DNA的聚合酶反应以及荧光序列读取反应。
与传统测序法相比，循环芯片测序法具有操作更简易、费用更低廉的优势，于是很快就获得了广泛的应用。
使用NGS技术，研究者们完成了大量对于灭绝动物的基因分析，比如猛犸2, 穴熊3等。 同时，研究者们也开始涉足远古人种的基因分析，比如著名的尼安德特人分析4.
在NGS技术被广泛使用之后，研究者们普遍开始获得了分析降解程度更高的样本。
2015年，一组以Lakshmi Chaitanya为首的国际学者，通过Ion Torrent™ PGM®对161对叠瓦式短扩增子（平均长度不超过200bp）进行高通量测序，检测了20个来自世界各地的不同单倍型的样本，并进行了线粒体DNA全基因组测序，研究了降解样本的适用性。
虽然文章指出此次研究尚处于初步研究，但目前的研究结果已经表明，基于Ion Torrent PGM™ 平台的叠瓦式线粒体DNA全基因组测序，适用于中度降解样本和非降解样本的母系鉴定和母系祖源推断，在法医学、考古学、医学遗传学等方面均具有较高的分辨率。5
于此同时，借助NGS数据库辅助对DNA进行测序，研究人员可以解读样本中所有的DNA分子，而不仅限于特定区域的测序，在更大范围内验证测序数据的真实性。
西班牙巴斯克地区大学BIOMICs实验室研究者Leire Palencia-Madrid和Marian M. de Pancorbo发表文章，比较了传统的克隆验证法与使用Ion Torrent™ PGM®进行的离子半导体测序。在对八颗红铜时代的人类牙齿的线粒体DNA运用桑格测序法进行分析测序之后，上述研究者分别通过传统的克隆方法和离子半导体测序法对同一扩增子进行验证，证明了Ion Torrent™ PGM® 进行的离子半导体测序提供了更丰富的信息，并且降低了验证成本。6
而下述发现更是证明了技术的发展，对于探索的帮助，现在就来看一则实例：
在研究欧洲古人类DNA过程中，喜出望外的是我们发现了乳糖酶的痕迹。
就研究证明，在欧洲出现的乳糖酶和成年人摄入乳糖酶的基因多态性，有着极为紧密的关联（在非洲部分地区，作为趋同进化的例子，形成了相同的基因多态性）。
而从古代DNA中研究发现，在当时，人类和现今所有的哺乳动物一样，只有婴儿在母乳喂养时才会产生乳糖酶，而成人一般是乳糖不耐受的，但在进化的某一特定时期，欧洲人所有的13910*T等位基因突然出现，此基因可能授予了欧洲人乳糖酶的延续性。根据单核苷酸多态性和微卫星变量对欧洲人基因的影响分析，研究人员曾推测13910*T等位基因是在10 000-7 000年前出现的。
但到了2011年，匈牙利研究人员在对23组古人类遗骨DNA测序后显示，他们是生活在10世纪和11世纪的欧洲平民和亚洲入侵者，前者只有少量的13910*T印记，后者则完全没有。这说明当时人类身上的等位基因数是很低的。
至2014年，另一个欧洲小组的测序报告则称，他们对公元前5700年-公元前800年间的古人类遗骨测序后，没有发现乳糖酶等位基因。这或许表明，13910*T大规模出现的时间应该在4000-3 000年之前。
未来展望
多年来，随着测序方法的不断改进，极大地促进了古DNA研究的发展。类似纳米孔测序法第三代技术已经运用到古DNA的研究中，研究人员可以进行更深入的探索。
而如今，研究人员开始运用在测序中的新发现来拓展他们的研究范围，不仅仅只是基因测序。
2012年，Willerslev实验室发表了一项对4.3万年前猛犸象化石蛋白质的分析报告——该蛋白质比遗传物质的时间更久远。
去年，威勒斯莱夫和奥兰多对4 000年前的古爱斯基摩人的头发DNA进行了研究，发表了一项基因范围内的核小体图谱和胞嘧啶甲基化水平的调查报告，开始向古实验胚胎学领域进军。
同样在去年，马普进化人类学研究所的皮耶博团队发表了第一个尼安德特人和丹尼索亚人的DNA甲基化完整图谱。威勒斯莱夫说：“这是我们首次研究实验胚胎学和表观基因组学在进化中的作用。”
从PCR技术的应用，到第二代测序技术的日渐成熟，再到第三代测序技术的出现，新的技术使得古老DNA提取和测序时间大大缩短，并且对于样本的要求降低，使得研究者们能够绘制出人类先祖仍处于进化、迁徙时代的基因蓝图。
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我们究竟能追溯到多久以前的生物历史？
大部分研究人员认为最多不会超过100万年前。
但是随着除杂和测序技术上的不断创新，人类将能够追溯到越发久远的年代。
远古样本DNA分析测序流程说明
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