Znaleziono skamieniałości chromosomów mamuta sprzed 52 tys. lat. Czy to krok do odtworzenia tego gatunku?

W tym artykule:

1. Ile par chromosomów miały mamuty?
2. Jak DNA przetrwało tak długo?
3. Geny aktywne i nieaktywne
4. Mamuty wrócą?

W najnowszym numerze czasopisma naukowego „Cell” badacze ze Stanów Zjednoczonych, Danii i Hiszpanii informują o niezwykłym osiągnięciu. Udało im znaleźć skamieniałość chromosomów mamuta włochatego. W próbce pozyskanej z zachowanych fragmentów skóry mamuta naukowcy wyodrębnili nietypowo duże fragmenty DNA z dokładnością do nanometrów – miliardowych części metra.

– Wiadomo było, że maleńkie części prehistorycznego DNA mogą przetrwać długi czas – mówi dr Marcela Sandoval-Velasco z Uniwersytetu Kopenhaskiego, główna autorka badań. – Jednak teraz znaleźliśmy próbkę, w której dziesiątki tysiącleci przetrwał cały trójwymiarowy układ fragmentów DNA. W ten sposób zachowana została struktura całego chromosomu – wyjaśnia badaczka.

Odkrycie może pomóc lepiej poznać historię życia na Ziemi. Może też ułatwić prace na przywróceniem wymarłych gatunków. Jest na tyle istotne, że znalazło się na okładce „Cell”.

Ile par chromosomów miały mamuty?

Generalnie materiał genetyczny słabo przechodzi próbę czasu. To, co z niego pozostaje po tysiącleciach, to bardzo krótkie kawałki DNA. Rzadko kiedy są dłuższe niż sto par zasad – podstawowych cegiełek, z których zbudowany jest kwas dezoksyrybonukleinowy. Sto par stanowi zaledwie ułamek całości, ponieważ pełne DNA organizmu może składa się nawet z miliardów par zasad. Ludzki genom to 3,2 mld par zasad ułożonych w 23 pary chromosomów.

Natomiast skamieniałe chromosomy są około milion razy dłuższe niż większość znajdowanego dotychczas prehistorycznego DNA. Zrekonstruowanie ich trójwymiarowej struktury pozwoliło odtworzyć organizację całego genomu (za wzór posłużył genom słoni). I uzyskać zupełnie nowe informacje, których nie mieliśmy wcześniej.

Jakie? Nowe odkrycie wyjaśniło, ile mamuty miały chromosomów. – Odkryliśmy, że miały 28 par chromosomów. To ma duży sens, ponieważ właśnie tyle mają współczesne słonie, najbliżsi żyjący krewni mamuta włochatego – mówi dr Juan Antonio Rodríguez, współautor badań. – Możliwość policzenia chromosomów wymarłego stworzenia po raz pierwszy była niezwykle ekscytująca. Liczenie od jednego do 28 zwykle nie daje tyle frajdy – dodaje naukowiec.

Jak DNA przetrwało tak długo?

Kluczem do odkrycia było znalezienie odpowiedniej próbki. Trwało to pięć lat, w czasie których przetestowano dziesiątki próbek. Ostatecznie naukowcy trafili na doskonale zachowanego mamuta, znalezionego na Syberii w 2018 r. Żył 52 tys. lat temu. Niedługo po śmierci przeszedł proces naturalnej liofilizacji – został zamrożony i wysuszony. Do badań posłużył niewielki fragmencik skóry pobrany zza ucha zwierzęcia.

Przy okazji naukowcy przeprowadzili ciekawe testy z suszoną wołowiną. Chcieli sprawdzić, czy po odpowiedniej obróbce – mrożeniu i suszeniu – materiał genetyczny w komórkach ma szanse przetrwać. – Strzeliliśmy do niej ze strzelby. Przejechaliśmy po niej samochodem. Były miotacz drużyny Houston Astros rzucił w nią szybką piłką. Za każdym razem suszone mięso rozpadało się na drobne kawałki, rozbijając się jak szkło. Ale w skali nano chromosomy pozostały nienaruszone. To jest powód, dla którego te skamieliny się zachowały – opowiada dr Cynthia Pérez Estrada, współautorka pracy.

Mamuty włochate mogą wrócić na Ziemię. Naukowcy osiągnęli przełom związany z komórkami macierzystymi

Po raz pierwszy udało się przeprogramować komórki słonia tak, by zamieniły się w komórki macierzyste. To osiągnięcie bioinżynierów firmy Colossal przybliża nas do przywrócenia Ziemi m...

Geny aktywne i nieaktywne

Materiał badawczy okazał się tak doskonały, że pozwolił nawet sprawdzić, które geny mamuta były aktywne. Jest to możliwe dzięki zjawisku tzw. kompartmentacji DNA. W uproszczeniu oznacza ono, że w jądrze komórkowym aktywne i nieaktywne fragmenty DNA grupują się w oddzielnych obszarach.

Okazało się, że w większości przypadków mamuty miały aktywne te same geny co współczesne słonie. Ale nie zawsze. – Oczywiste pytanie brzmiało: dlaczego jest to „mamut włochaty”, a nie „szokująco łysy mamut”? – pyta żartobliwie dr Thomas Gilbert, współautor artykułu. – Fakt, że w tych skamieniałościach zachowała się kompartmentacja, miał kluczowe znaczenie. Umożliwił po raz pierwszy sprawdzenie, które geny u mamuta włochatego były aktywne. I okazało się, że istnieją kluczowe geny regulujące rozwój mieszków włosowych, których schemat działania jest zupełnie inny niż u słoni – mówi naukowiec.

Mamuty wrócą?

Odkrycie opiera się na doskonale zachowanym, długo poszukiwanym materiale badawczym. Jednak naukowcy uważają, że ich metodę można ją zastosować do badania innego prehistorycznych DNA – od mamutów po mumie egipskie. A także materiału genetycznego pozyskanego z nowszych okazów muzealnych.

– Wyniki te mają również oczywiste konsekwencje dla współczesnych wysiłków zmierzających do odtworzenia wymarłego mamuta włochatego – dodaje Gilbert.

Źródło: EurekAlert, EurekAlert, Cell

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com