På den frosne tundra i Sibirien ankom for omkring 50.000 år siden Ulden mammut hans afslutning under mystiske omstændigheder. I prøver af dyrets hud har forskere nu opdaget kromosomer, der er blevet bevaret i deres oprindelige 3D-konfiguration 1– en bedrift, der tidligere blev anset for umulig i DNA-forskning med fossilt DNA.

Holdet afslørede også den rumlige organisation af mammutens DNA-molekyler og de aktive gener i dens hud, inklusive et gen, der giver dyret dets luftige udseende. Arbejdet blev udført i dagCelleoffentliggjort.

Undersøgelsen er den første til at rapportere 3D-strukturen af ​​et gammelt genom, siger Ludovic Orlando, en molekylær arkæolog ved Paul Sabatier University i Toulouse, Frankrig, som ikke var involveret i forskningen. Fordi den rumlige struktur af et genom - det komplette sæt af en organismes genetiske materiale - giver fingerpeg om genaktivitet, kan forståelsen af ​​denne struktur give dybere indsigt i cellebiologien af ​​mammuthud end blot at undersøge DNA-sekvensen alene, siger han. "Dette arbejde er simpelthen uden fortilfælde."

Ødelæggelse gennem tiden

For omkring 40 år siden opdagede videnskabsmænd, at rester af DNA kunne overleve i prøver fra en fjern fortid, herunder Egyptiske mumier tusinder af år gamle. Det har siden vist sig, at DNA er blevet bevaret i mange oldtidslevn.

Som tiden går, nedbrydes DNA og lider af kemisk skade, så forskerne havde tidligere kun opnået DNA-fragmenter, der ikke havde nogen sammenhængende struktur, siger studiets medforfatter Erez Lieberman Aiden, en genetiker ved Baylor College of Medicine i Houston, Texas. At rekonstruere et 3D-genom fra sådanne stykker er næsten umuligt: ​​Et pattedyrs genom er 30 millioner gange større end et typisk fragment af gammelt DNA, siger han.

Fantastisk opdagelse

For at udfordre denne antagelse begyndte Lieberman Aiden og hans kolleger en ni år lang søgning efter velbevarede gamle prøver og fandt til sidst næsten intakte kromosomer i 52.000 år gamle hudprøver fra en ulden mammut (Mammuthus primigenius), som kom fra den sibiriske permafrost. Opdagelsen var "simpelthen betagende," siger undersøgelsens medforfatter Cynthia Pérez Estrada, en genetiker ved Baylor College of Medicine.

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

Forskerne analyserede strukturen af ​​mammuttens kromosomer og afslørede foldningen af ​​DNA-molekylet og dets rumlige organisation i cellekernen – to træk, der bestemmer, hvilke gener der er tændt og hvor længe.

Sammenlign med moderne elefanter, mammuttens nærmeste nulevende slægtninge, viste ikke kun ligheder i kromosomantal og struktur, men også forskelle i aktiviteten af ​​gener involveret i hårvækst og kuldetilpasning.

Frysetørret DNA

Forskerne foreslog, at mammutkromosomerne blev bevaret i en glaslignende tilstand gennem en dehydreringsproces, der ligner den, der blev brugt til at gøre oksekød rykkende. Denne teknik resulterer i et væv, hvori DNA-molekylerne er tætpakket og immobile.

Holdets eksperimenter med frysetørret beef jerky, som blev udsat for ekstreme tests som at blive skudt på med en pistol og kørt over af en bil, bekræftede forskernes teori: Jerkyen knuste som glas, men dens kromosomer forblev intakte.

"Du ville på ingen måde tro, at [ældgammelt] DNA ville blive bevaret i sin form," siger Víctor Moreno Mayar, specialist i genomik af gamle populationer ved Københavns Universitet, som ikke var involveret i undersøgelsen. At se, at hun kan gøre det, "er virkelig fedt," siger han.

Resultaterne tyder på, at potentialet for at genoprette gammelt DNA går ud over, hvad man tidligere troede var muligt, forudsat at forholdene er ideelle, siger Moreno Mayar.

Tilgangen i papiret kan også hjælpe forskere med at samle et komplet mammutgenom, siger Eriona Hysolli, leder af biovidenskab ved Colossal Biosciences, et bioteknologifirma i Dallas, Texas, der arbejder på at genoplive den uldne mammut.

Hysolli, som ikke var involveret i undersøgelsen, siger, at et komplet mammut-genom kunne hjælpe med at afsløre egenskaber, der kunne være relevante for virksomhedens dristige plan - skabelsen af ​​en elefant-mammut hybrid, som ligner det uddøde dyr og kunne genindføres i dets naturlige habitat.