Palaeogenomics

In many ways, palaeogenomics began when the first ancient DNA sequence was reported. This first sequence was derived from a stuffed museum specimen of the quagga, an extinct mammal related to the zebra. Unspecified and unselected DNA was extracted from the quagga specimen, cloned into a bacterial library, and then sequenced. It took another 17 years and the development of PCR before two independent groups successfully sequenced the complete mitochondrial genomes from several extinct moa species. Only 4 years later, using the original approach of cloning nonspecific ancient DNA extract and shotgun sequencing, the first ancient nuclear DNA sequences were determined, this time from the extinct cave bear. Since these early successes, palaeogenomics has rapidly expanded, because of both technological development and increasing interest in ancient DNA research. New methods, developed since the cave bear sequence was reported, have produced nuclear DNA on a megabase scale from two extinct species, the mammoth and the Neanderthal, our closest relative. For both species, low-coverage genome-sequencing projects have been proposed. It is likely that these will be successful, given the rapid technical development in sequencing techniques. This review carefully examines both the promise and the current limitations of palaeogenomic analyses for both mitochondrial and nuclear DNA.

RésuméLa publication de la première séquence d’ADN ancien peut être considérée comme le début de la paléogénomique. Cette première séquence a été obtenue à partir d’un spécimen, taxidermisé et conservé dans un musée, un quagga, mammifère éteint et apparenté au zèbre. L’ADN a été extrait à partir de ce spécimen de quagga, cloné dans une bibliothèque bactérienne et puis séquencé sans qu’aucune séquence n’ait été particulièrement sélectionnée. Il a fallu attendre 17 ans et des progrès de la technique de PCR avant que deux groupes réussissent à séquencer indépendamment le génome mitochondrial complet de plusieurs espèces de moa, éteintes elles aussi. À peine quatre ans plus tard, en utilisant l’approche originale de clonage sans sélection d’un extrait d’ADN ancien suivi par une étape de clonage aléatoire, les premières séquences nucléaires anciennes ont été déterminées, cette fois-ci à partir de l’ours de cavernes éteint. Depuis ces réussites initiales, la paléogénomique a rapidement pris son essor, conséquence, d’une part, d’une évolution technologique et, d’autre part, d’un intérêt accru pour la recherche sur l’ADN ancien. Des nouvelles méthodes développées depuis la publication de la séquence de l’ours des cavernes ont permis la production de séquences d’ADN nucléaire à l’échelle de la mégabase à partir de deux espèces éteintes, le mammouth et l’homme de Neandertal, notre parent le plus proche. Pour les deux espèces, des projets de séquençage de faible couverture ont été proposés. Il est probable que ces projets aboutiront, compte tenu du rythme de développement rapide des techniques de séquençage. Cette revue analyse soigneusement à la fois les promesses et les limites actuelles des analyses paléogénomiques de l’ADN mitochondrial et nucléaire.