Sibīrijas sasalušajā tundrā ieradās apmēram pirms 50 000 gadu Vilnas mamuts viņa beigas noslēpumainos apstākļos. Dzīvnieka ādas paraugos pētnieki tagad ir atklājuši hromosomas, kas ir saglabājušās to sākotnējā 3D konfigurācijā 1– sasniegums, kas iepriekš tika uzskatīts par neiespējamu DNS pētījumos ar fosilo DNS.

Komanda arī atklāja mamuta DNS molekulu un tā ādas aktīvo gēnu telpisko organizāciju, tostarp gēnu, kas piešķir dzīvniekam pūkainu izskatu. Darbs šodien tika paveiktsŠūnapublicēts.

Pētījums ir pirmais, kas ziņo par senā genoma 3D struktūru, saka Ludovičs Orlando, molekulārais arheologs no Paul Sabatier universitātes Tulūzā, Francijā, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Viņš saka, ka genoma telpiskā struktūra — visa organisma ģenētiskā materiāla komplekts — sniedz norādes par gēnu aktivitāti, šīs struktūras izpratne varētu sniegt dziļāku ieskatu mamuta ādas šūnu bioloģijā nekā vienkārši DNS secības pārbaude. "Šis darbs ir vienkārši nepieredzēts."

Iznīcināšana laika gaitā

Apmēram pirms 40 gadiem zinātnieki atklāja, ka DNS paliekas var izdzīvot paraugos no tālās pagātnes, ieskaitot Ēģiptes mūmijas tūkstošiem gadu vecas. Kopš tā laika ir kļuvis skaidrs, ka DNS ir saglabājusies daudzās senās atliekās.

Laikam ejot, DNS degradējas un cieš no ķīmiskiem bojājumiem, tāpēc pētnieki iepriekš bija ieguvuši tikai DNS fragmentus, kuriem nebija saskaņotas struktūras, saka pētījuma līdzautors Erezs Lībermans Aidens, ģenētiķis Beiloras Medicīnas koledžā Hjūstonā, Teksasā. 3D genoma rekonstrukcija no šādiem gabaliem ir gandrīz neiespējama: zīdītāju genoms ir 30 miljonus reižu lielāks nekā tipisks senās DNS fragments, viņš saka.

Apbrīnojams atklājums

Apstrīdot šo pieņēmumu, Lībermans Eidens un viņa kolēģi sāka deviņus gadus ilgus labi saglabājušos seno paraugu meklējumus un galu galā atrada gandrīz neskartas hromosomas 52 000 gadus vecos ādas paraugos no vilnas mamuta (Mammuthus primigenius), kas nāca no Sibīrijas mūžīgā sasaluma. Atklājums bija "vienkārši elpu aizraujošs", saka pētījuma līdzautore Sintija Peresa Estrada, Beiloras Medicīnas koledžas ģenētiķe.

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

Pētnieki analizēja mamuta hromosomu struktūru un atklāja DNS molekulas locīšanu un tās telpisko organizāciju šūnas kodolā - divas pazīmes, kas nosaka, kuri gēni ir ieslēgti un cik ilgi.

Salīdziniet ar mūsdienu ziloņi, mamuta tuvākie dzīvie radinieki, parādīja ne tikai līdzības hromosomu skaitā un struktūrā, bet arī atšķirības gēnu aktivitātē, kas iesaistīti matu augšanā un aukstuma adaptācijā.

Liofilizētā DNS

Pētnieki ierosināja, ka mamuta hromosomas tika saglabātas stiklam līdzīgā stāvoklī, izmantojot dehidratācijas procesu, kas ir līdzīgs tam, ko izmanto liellopu gaļas saraustīšanai. Šīs metodes rezultātā tiek iegūti audi, kuros DNS molekulas ir cieši iesaiņotas un nekustīgas.

Komandas eksperimenti ar liofilizēti kaltētu liellopu gaļas saraustījumu, kas tika pakļauts ekstrēmiem testiem, piemēram, uz kuru tika sašauts ar ieroci un kuru pārbrauca automašīna, apstiprināja pētnieku teoriju: saraustītais saraustīts kā stikls, bet tā hromosomas palika neskartas.

"Jūs nekādā gadījumā nedomājat, ka [senā] DNS tiks saglabāta savā formā," saka Viktors Moreno Mayar, Kopenhāgenas universitātes seno populāciju genomikas speciālists, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Redzēt, ka viņa to var izdarīt, ir “ļoti forši”, viņš saka.

Rezultāti liecina, ka senās DNS atjaunošanas potenciāls pārsniedz to, kas iepriekš tika uzskatīts par iespējamu, ja apstākļi ir ideāli, saka Moreno Mayar.

Rakstā aprakstītā pieeja varētu arī palīdzēt pētniekiem apkopot pilnīgu mamuta genomu, saka Eriona Hysolli, dzīvības zinātņu nodaļas vadītāja. Colossal Biosciences, biotehnoloģiju uzņēmums Dalasā, Teksasā, kas strādā, lai atdzīvinātu vilnas mamutu.

Hysolli, kurš nebija iesaistīts pētījumā, saka, ka pilnīgs mamuta genoms varētu palīdzēt atklāt iezīmes, kas varētu būt saistītas ar uzņēmuma drosmīgo plānu. ziloņa-mamuta hibrīda radīšana, kas līdzinās izmirušam dzīvniekam un varētu tikt atkārtoti ievests tā dabiskajā vidē.