To odkrycie zmienia historię i biologię. Syberyjski mamut sprzed 40 000 lat zdradził sekret swoich genów

Spis treści:

1. RNA kontra DNA – co odkryto?
2. Tropem pradawnych cząsteczek
3. Ostatnie chwile życia mamuta
4. Co to oznacza dla przyszłości?

W 2010 roku poszukiwacze kłów, przeczesując brzeg rzeki na Syberii, odkryli zmumifikowane szczątki młodego mamuta. Zwierzę, nazwane „Yuka” od pobliskiej wioski Jukagir, było zamarznięte przez niemal 40 000 lat. Wieczna zmarzlina zachowała jego ciało w niezwykle dobrym stanie: z kępkami czerwonawego futra, skręconą trąbą, a nawet nienaruszonym mózgiem.

Teraz naukowcy donoszą, że w tkankach Yuki zachował się jeszcze inny, rzadki prehistoryczny skarb: ślady kwasu rybonukleinowego (RNA). To cząsteczki genetyczne kluczowe dla życia, które zwykle szybko rozpadają się po śmierci organizmu. Wyniki zespołu, opublikowane dziś w czasopiśmie „Cell”, stanowią najstarsze jak dotąd odzyskane sekwencje RNA i pierwszy przypadek wyizolowania tych cząsteczek z mamuta włochatego (Mammuthus primigenius).

RNA kontra DNA – co odkryto?

Naukowcy od dziesięcioleci badają fragmenty pradawnego DNA pochodzące z dobrze zachowanych szczątków mamutów włochatych, takich jak Yuka. Te fragmenty materiału genetycznego pozwoliły odtworzyć genom gatunku i pokazały, jak blisko spokrewnione są mamuty ze współczesnymi słoniami. Ślady starożytnego RNA okazały się jednak trudne do uchwycenia. Związki te zwykle występują w postaci pojedynczej nici. Są niezbędne do uruchamiania określonych genów i wytwarzania ważnych białek, ale są mniej trwałe niż DNA.

– Dawne RNA pokazuje niczym stopklatka, które geny są włączone lub aktywne w danej tkance – mówi Love Dalén, badacz genomiki ewolucyjnej z Uniwersytetu Sztokholmskiego i współautor nowego badania. – Tego nigdy nie bylibyśmy w stanie zobaczyć tylko na podstawie DNA.

RNA jest też dobrze znane ze swojego związku z wirusami, takimi jak wirus grypy czy koronawirusy pokroju SARS-CoV-2. Patogeny te przechowują informację genetyczną w nici RNA. Dalén uważa, że starożytne RNA będzie kluczowe do wykrywania śladów wirusów z epoki lodowcowej zachowanych wraz ze zmumifikowaną megafauną.

Tropem pradawnych cząsteczek

Przez długi czas sądzono, że RNA jest zbyt kruche, by przetrwać całe stulecia, a tym bardziej tysiące lat. Ostatnie badania podważyły jednak to założenie. W 2023 roku Dalén i jego zespół odzyskali RNA ze skóry i tkanki mięśniowej wymarłego wilka workowatego, zwanego wilkoworem tasmańskim. Preparat ten spędził w muzealnej kolekcji ponad 130 lat. W 2017 roku inny zespół badaczy wyizolował znacznie starsze RNA z tkanek żołądka lodowej mumii liczącej około 5300 lat.

Aby znaleźć jeszcze starsze RNA, Dalén i jego współpracownicy skupili się na okazach pochodzących z wiecznej zmarzliny północnej Syberii. Wraz z jej topnieniem, miejscowi i naukowcy natrafiają tam na niezwykłe znaleziska. Należą do nich zmumifikowany młody tygrys szablozębny oraz całe mnóstwo szczątków mamutów, w których zachowały się skóra i mięśnie.

Zespół przebadał próbki od Yuki i dziewięciu innych syberyjskich mamutów. U trzech z nich udało się wyizolować RNA z tkanek, ale u Yuki nici kwasu były najdłuższe. Tylko u Yuki znaleziono też cząsteczki RNA biorące udział w aktywacji genów niezbędnych do rozwoju tkanki mięśniowej.

Ostatnie chwile życia mamuta

Te cząsteczki RNA dostarczają również wskazówek na temat ostatnich chwil życia młodego mamuta. Naukowcy zaobserwowali na przykład wiele fragmentów RNA będących markerami stresu komórkowego.

– Możemy powiedzieć, że życie Yuki tuż przed śmiercią było dość stresujące i że ma to swój ślad w molekularnym krajobrazie jej mięśni – mówi Emilio Mármol, badacz z Uniwersytetu w Kopenhadze i główny autor nowego badania. Niektórzy naukowcy spekulowali, że młodego mamuta zaatakowały lwy jaskiniowe (Panthera spelaea), zanim zwierzę wpadło do płytkiego jeziora lub stawu. Dokładne okoliczności zdarzenia trudno jest jednak ustalić – dodaje Mármol.

Co to oznacza dla przyszłości?

Podczas analizy materiału genetycznego młodego mamuta w poszukiwaniu śladów RNA zespół dokonał jeszcze jednego zaskakującego odkrycia: Yuka była genetycznie samcem. Odkrycie to podważa wcześniejsze analizy, według których Yuka była młodą samicą mamuta, co wnioskowano na podstawie cech anatomicznych.

Choć w ostatnich latach pomysł wskrzeszenia mamuta włochatego zyskał rozgłos, konkretne fragmenty RNA opisane w nowej pracy mają, jak mówi Dalén, niewielkie bezpośrednie znaczenie dla planów tzw. de-ekstynkcji. Samo odkrycie starożytnego RNA jest jednak przełomem naukowym, który w przyszłości może wesprzeć prace nad przywracaniem wymarłych gatunków – podkreśla Beth Shapiro, biolog ewolucyjna i główna dyrektor naukowa w firmie Colossal Biosciences, słynnej z kontrowersyjnego wskrzeszenia wilka strasznego, który jednak jest tylko genetycznie zmodyfikowanym wilkiem szarym. .

– W przyszłości powinniśmy być w stanie wykorzystać tę metodę do badań, jak różni się ekspresja genów u gatunków wymarłych i żyjących – mówi Shapiro. Jednym z przykładów mogą być geny odpowiedzialne za kudłatą sierść mamuta. Dalén mówi, że odkrycie starożytnego RNA w mieszkach włosowych mamuta mogłoby rzucić światło na szlaki genetyczne aktywujące te geny.

Źródło: National Geographic