Asi před 50 000 lety dorazila na zamrzlou tundru Sibiře Vlněný mamut jeho konec za záhadných okolností. Ve vzorcích zvířecí kůže nyní vědci objevili chromozomy, které byly zachovány ve své původní 3D konfiguraci. 1– úspěch, který byl dříve považován za nemožný ve výzkumu DNA s fosilní DNA.

Tým také odhalil prostorovou organizaci molekul DNA mamuta a aktivních genů v jeho kůži, včetně genu, který dává zvířeti jeho nadýchaný vzhled. Dnes byla práce hotováBuňkazveřejněno.

Studie je první, která uvádí 3D strukturu starověkého genomu, říká Ludovic Orlando, molekulární archeolog z Paul Sabatier University v Toulouse ve Francii, který se na výzkumu nepodílel. Protože prostorová struktura genomu – kompletní sada genetického materiálu organismu – poskytuje vodítka o genové aktivitě, pochopení této struktury by mohlo poskytnout hlubší vhled do buněčné biologie mamutí kůže, než pouhé zkoumání samotné sekvence DNA, říká. "Tato práce je prostě bezprecedentní."

Zničení v průběhu času

Asi před 40 lety vědci zjistili, že zbytky DNA mohou přežít ve vzorcích z dávné minulosti včetně Egyptské mumie staré tisíce let. Od té doby se ukázalo, že DNA byla zachována v mnoha starověkých pozůstatcích.

Jak čas plyne, DNA degraduje a utrpí chemické poškození, takže vědci dříve získali pouze fragmenty DNA, které neměly žádnou koherentní strukturu, říká spoluautor studie Erez Lieberman Aiden, genetik z Baylor College of Medicine v Houstonu v Texasu. Rekonstrukce 3D genomu z takových kusů je téměř nemožná: savčí genom je 30 milionůkrát větší než typický fragment starověké DNA, říká.

Úžasný objev

Lieberman Aiden a jeho kolegové tento předpoklad zpochybnili a začali devět let pátrat po dobře zachovaných starověkých vzorcích a nakonec našli téměř neporušené chromozomy v 52 000 let starých vzorcích kůže mamuta srstnatého (Mammuthus primigenius), který pocházel ze sibiřského permafrostu. Objev byl „prostě dechberoucí,“ říká spoluautorka studie Cynthia Pérez Estrada, genetička z 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

Vědci analyzovali strukturu mamutích chromozomů a odhalili skládání molekuly DNA a její prostorovou organizaci v buněčném jádru – dva znaky, které určují, které geny jsou zapnuty a na jak dlouho.

Porovnejte s moderní sloni, nejbližší žijící příbuzní mamuta, ukázaly nejen podobnosti v počtu a struktuře chromozomů, ale také rozdíly v aktivitě genů zapojených do růstu vlasů a adaptace na chlad.

Lyofilizovaná DNA

Vědci navrhli, že mamutí chromozomy byly zachovány ve stavu podobném sklu díky procesu dehydratace podobnému tomu, který se používá k výrobě hovězího masa. Výsledkem této techniky je tkáň, ve které jsou molekuly DNA pevně zabaleny a nepohyblivé.

Experimenty týmu na mrazem sušeném hovězím jerky, které bylo podrobeno extrémním testům, jako je střelba z pistole a přejetí autem, potvrdily teorii vědců: Trhanec se rozbil jako sklo, ale jeho chromozomy zůstaly nedotčené.

„V žádném případě byste si nemysleli, že [starověká] DNA bude zachována ve své podobě,“ říká Víctor Moreno Mayar, specialista na genomiku starověkých populací na Kodaňské univerzitě, který se na studii nepodílel. Vidět, že to dokáže, „je opravdu skvělé,“ říká.

Výsledky naznačují, že potenciál pro obnovu starověké DNA přesahuje to, co se dříve považovalo za možné, za předpokladu, že podmínky jsou ideální, říká Moreno Mayar.

Přístup v článku by také mohl pomoci výzkumníkům sestavit kompletní mamutí genom, říká Eriona Hysolli, vedoucí biologických věd Colossal Biosciences, biotechnologická společnost v Dallasu v Texasu, která se snaží oživit vlněného mamuta.

Hysolli, který se studie nezúčastnil, říká, že kompletní mamutí genom by mohl pomoci odhalit vlastnosti, které by mohly být relevantní pro odvážný plán společnosti – vytvoření hybridu slona a mamuta, který se podobá vyhynulému zvířeti a mohl by být znovu vysazen do jeho přirozeného prostředí.