Благодарение на най-модерните технологии учените все повече напредват в дешифрирането на геномите на отдавна изчезнали животни. Сега екип постигна нов пробив: за първи път успяха да възстановят и разчетат хромозомите на вълнест мамут, умрял преди 52000 години. Това стана възможно, защото животното е било буквално лиофилизирано в Сибир веднага след смъртта си и е останало замръзнало в пермафрост (вечна замръзналост). В резултат на това неговата ДНК се е „остъклила“ и дори мащабното подреждане на ДНК в клетките му се е запазило. Това разкри, наред с други неща, че мамутите са имали 28 хромозоми - подобно на днешните слонове. Изследователите дори успяха да реконструират характерните бримки на активните в момента области на ДНК и по този начин да получат информация за генната активност в клетките на кожата на мамута.

Отдавна е известно, че при благоприятни условия генетичният състав на мъртвия човек или животно може да се запази от векове до хилядолетия. Такива случаи са, когато останките са останали защитени от разлагане в арктическа вечна замръзналост или в плътно запечатан финозърнест материал. След това изследователите могат да извлекат ДНК фрагменти от кости, зъби или кожни остатъци, които се секвенират с помощта на специално оборудване за анализ и компютърни програми и се сглобяват в правилната последователност. Това прави възможно, например, да се открият еволюционни промени в генома или мутации във видове, които вече са изчезнали. Но това, което тези къси ДНК фрагменти, обикновено дълги само няколкостотин базови двойки, не могат да разкрият, е цялостната структура на генома, например как ДНК е разделена на хромозоми и кои секции са разопаковани. Тази информация може да бъде получена само ако хромозомната структура на фосил е запазена - и има метод, с който тази структура може да бъде разчетена.

Точно това постигна за първи път екип, ръководен от Марсела Сандовал-Веласко от университета в Копенхаген. Те прекараха пет години в генетично изследване на голямо разнообразие от вкаменелости, докато открият екземпляр със запазена хромозомна структура. Това е вълнест мамут, който е бил замръзнал в сибирската вечна замръзналост за около 52000 години. Дори фини тъкани и структури като кожа и козина са запазени от вкаменелостите, открити през 2018 г.

Следователно този мамут предлага благоприятни условия за реконструкция на хромозомните структури. Архитектурата на клетъчното ядро ​​в такава дехидратирана проба може да оцелее невероятно дълго време. Това е възможно, тъй като генетичният материал може да „остъкли“ при тези условия. Материалът се втвърдява и образува аморфна, но стабилна структура.

За да дешифрира структурата на ДНК на древен мамут, екипът е взел проба от кожа от ухото на животното и след това е подложил клетките на така наречения Hi-C анализ. Това показва кои ДНК участъци в клетъчното ядро ​​са близо един до друг и следователно вероятно принадлежат към една и съща хромозома. Анализът е бил успешен и е разкрил хромозомната структура на изчезнало животно за първи път.

„Това, което открихме тук, е проба, в която триизмерното подреждане на тези ДНК фрагменти е било замразено на място в продължение на десетки хиляди години,“ казва Сандовал-Веласко.

В резултат на това структурата на хромозомите се е запазила. Изследователите първо се опитали да определят точния брой на хромозомите на мамута - с успех: „Открихме, че вълнестите мамути имат 28 хромозоми, което е напълно логично, защото съвременните слонове също имат 28 хромозоми и те са най-близките живи роднини на мамутите“, казва съавторът Хуан Антонио Родригес от университета в Копенхаген.

За първи път екипът успява да преброи и реконструира хромозомите на изчезнало животно. Анализите показват, че разделянето на генома на отделни хромозоми почти не се е променило през последните 52000 години еволюция на хоботните. Дори най-фините структури, като хроматинови бримки с размери до 50 нанометра, са запазени в хромозомите на мамута.

„Тези ДНК бримки са важни, защото привеждат активиращите контролни последователности близо до целевите им гени“, обяснява съавторът Марк Марти-Реном от Националния център за анализ на генома в Барселона. Тези вериги също така разкриват кои гени са били активни в мамута.

„За първи път тук имаме мамутска тъкан, от която сега знаем кои гени са били включени и кои не“, казва Марти-Реном. „Това е и първият път, когато можем да определим клетъчно-специфичната генна активност в древна ДНК проба.“

Според анализите, моделът на активните гени в кожата на мамута най-много прилича на този на днешните азиатски слонове - с няколко ключови разлики. Оказва се, че моделът на активност на ключови гени за развитието на космените фоликули изглежда напълно различно, отколкото при слоновете. Това обяснява защо мамутите са имали гъста козина, но днешните слонове нямат такава.

Според екипа тази находка и успешно използваните методи за анализирането й откриват нови възможности за изучаване на мамути и други изчезнали животни. Дори хромозомната структура на египетските мумии и други добре запазени човешки останки може потенциално да бъде декодирана по този начин. Веднъж дехидратиран, витрифицираният генетичен материал остава стабилен дори при стайна температура, както Сандовал-Веласко и нейните колеги установиха в допълнителни тестове с говеждо месо. Изненадващо структурата на хроматина в едногодишно дехидратирано говеждо месо издържа на много разрушителни ефекти като прегазване от кола, потапяне в киселина и др.

 Ваньо Янков

Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако не сте съгласни, научете повече   |