В замръзналата тундра на Сибир пристигна преди около 50 000 години Вълнест мамут краят му при мистериозни обстоятелства. В проби от кожата на животното изследователите вече са открили хромозоми, които са запазени в оригиналната си 3D конфигурация 1– постижение, което преди се смяташе за невъзможно в изследването на ДНК с изкопаеми ДНК.

Екипът също така разкри пространствената организация на молекулите на ДНК на мамута и активните гени в кожата му, включително ген, който придава на животното пухкав вид. Работата беше свършена днесклеткапубликувани.

Изследването е първото, което съобщава за 3D структурата на древен геном, казва Лудовик Орландо, молекулярен археолог от университета Пол Сабатие в Тулуза, Франция, който не е участвал в изследването. Тъй като пространствената структура на генома - пълният набор от генетичен материал на даден организъм - предоставя улики за генната активност, разбирането на тази структура може да осигури по-дълбока представа за клетъчната биология на кожата на мамута, отколкото простото изследване на ДНК последователността, казва той. „Тази работа е просто безпрецедентна.“

Унищожение във времето

Преди около 40 години учените откриха, че останки от ДНК могат да оцелеят в проби от далечното минало, включително Египетски мумии на хиляди години. Оттогава стана ясно, че ДНК е запазена в много древни останки.

С течение на времето ДНК се разгражда и търпи химически увреждания, така че преди това изследователите са получавали само ДНК фрагменти, които нямат кохерентна структура, казва съавторът на изследването Ерез Либерман Ейдън, генетик в Baylor College of Medicine в Хюстън, Тексас. Реконструирането на 3D геном от такива части е почти невъзможно: геномът на бозайник е 30 милиона пъти по-голям от типичен фрагмент от древна ДНК, казва той.

Удивително откритие

Оспорвайки това предположение, Либерман Ейдън и колегите му започнаха деветгодишно търсене на добре запазени древни проби и в крайна сметка откриха почти непокътнати хромозоми в проби от кожа на 52 000 години от вълнест мамут (Mammuthus primigenius), дошли от сибирската вечна замръзналост. Откритието беше „просто спиращо дъха“, казва съавторът на изследването Синтия Перес Естрада, генетик в Медицинския колеж Бейлър.

The legs of a juvenile female wooly mammoth, with a gloved hand holding a tuft of ginger hair at the foot

Изследователите анализираха структурата на хромозомите на мамута и разкриха сгъването на ДНК молекулата и нейната пространствена организация в клетъчното ядро ​​- две характеристики, които определят кои гени се включват и за колко време.

Сравнете с съвременните слонове, най-близките живи роднини на мамута, показват не само прилики в броя и структурата на хромозомите, но и разлики в активността на гените, участващи в растежа на косата и адаптирането към студ.

Лиофилизирана ДНК

Изследователите предполагат, че хромозомите на мамута са били запазени в подобно на стъкло състояние чрез процес на дехидратация, подобен на този, използван за приготвяне на говеждо месо. Тази техника води до тъкан, в която ДНК молекулите са плътно опаковани и неподвижни.

Експериментите на екипа върху лиофилизирано сушено говеждо месо, което беше подложено на екстремни изпитания като стрелба с пистолет и прегазване от кола, потвърдиха теорията на изследователите: Сушеното месо се пръсна като стъкло, но хромозомите му останаха непокътнати.

„По никакъв начин не бихте помислили, че [древната] ДНК ще бъде запазена във формата си“, казва Виктор Морено Маяр, специалист по геномика на древни популации в университета в Копенхаген, който не е участвал в изследването. Виждайки, че тя може да го направи, „е наистина страхотно“, казва той.

Резултатите показват, че потенциалът за възстановяване на древна ДНК надхвърля това, което преди се смяташе за възможно, при условие че условията са идеални, казва Морено Маяр.

Подходът в статията може също да помогне на изследователите да сглобят пълен геном на мамут, казва Ериона Хисоли, ръководител на науките за живота в Colossal Biosciences, биотехнологична компания в Далас, Тексас, която работи за съживяването на вълнестия мамут.

Hysolli, който не е участвал в проучването, казва, че пълен геном на мамут може да помогне за разкриване на черти, които биха могли да бъдат от значение за смелия план на компанията - създаването на хибрид слон-мамут, което прилича на изчезналото животно и може да бъде въведено отново в естествената му среда.