|
Проанализировали геном шерстистого мамонта
|
|
|
|
Впервые исследователи обнаружили и проанализировали трехмерные структуры генома шерстистого мамонта. Образец возрастом 52 000 лет сохранился настолько хорошо, что волосяные фолликулы и форма мышц остались нетронутыми, и один ученый сравнил местоположение находки с тем, что он умер "в глубокой морозильной камере".
|
|
|
|
Хотя более древняя ДНК мамонта была ранее секвенирована, это были первые трехмерные структуры, называемые хромосомами, собранные для любого древнего образца ДНК.
|
|
|
|
Хромосомы — пакеты плотно скрученной ДНК — это то место, где такие существа, как мамонты и люди, хранят и дублируют генетическую информацию в клетках.
|
|
|
|
Анализ генома шерстистого мамонта (Mammuthus primigenius), опубликованный сегодня в журнале Cell международной группой ученых, показал, что у этого вида 28 хромосом — столько же, сколько у азиатских и африканских слонов.
|
|
|
Но между древними и современными животными были существенные различия.
|
|
|
|
Один из исследователей, биотехнолог Парвиндер Каур из Университета Западной Австралии, назвал ДНК мамонта "невероятным" открытием.
|
|
|
|
"Это похоже на насекомое в янтаре, но это насекомое - мамонт", - сказал доктор Каур.
|
|
|
|
Что обнаружила команда исследователей?
|
|
|
|
Исследователи не случайно обнаружили идеально сохранившуюся ДНК мамонта возрастом 52 000 лет.
|
|
|
|
Команда, возглавляемая Эрезом Либерманом Эйденом из медицинского колледжа Бейлора в США, хотела выяснить, могут ли структуры ДНК сохраниться спустя десятки тысяч лет.
|
|
|
|
Они экспериментировали с технологией под названием Hi-C, которая создает трехмерную структуру генома, включая хромосомы и то, как ДНК располагается внутри них.
|
|
|
|
Чтобы проверить это на древнем образце, им нужно было найти тушу мамонта в идеальном состоянии.
|
|
|
|
Исследователям потребовалось пять лет, чтобы найти подходящий экземпляр — очень хорошо сохранившийся фрагмент кожи мамонта под названием Якинф, который был обнаружен в 2018 году недалеко от Белой Горы в Сибири.
|
|
|
|
Они сразу поняли, что это нечто особенное, потому что шерсть была все еще цела, а это означало, что мамонт не подвергался периодам оттаивания и повторного замораживания.
|
|
|
|
"Вы действительно могли видеть отдельные волосяные фолликулы этого шерстистого мамонта, и это весьма примечательно", - сказал профессор Либерман Эйден на пресс-конференции.
|
|
|
|
"Волосяной фолликул шерстистого мамонта никогда ранее не был визуализирован".
|
|
|
|
Обезвоженный образец кожи был описан как стеклообразный или высушенный сублимацией, который удерживал фрагменты ДНК на месте.
|
|
|
|
"Мы думаем, что этот образец был высушен сублимацией, в результате чего получилось что-то вроде вяленой говядины", - сказал профессор Либерман Эйден.
|
|
|
|
Что это значит?
|
|
|
|
ДНК не предназначена для того, чтобы сохраняться долго после смерти.
|
|
|
|
Обычно, после того, как животное или другое существо умирает, его ДНК быстро распадается на все более мелкие фрагменты по мере того, как оно само и его тело разлагаются.
|
|
|
|
"Становится действительно трудно читать эти основы ДНК", - сказал доктор Каур.
|
|
|
|
"И чем больше деградировал образец, тем больше в нем недостающих данных".
|
|
|
|
К тому времени, когда ДНК становится древней — через сотни или тысячи лет после смерти — исследователи получают доступ только к небольшим фрагментам ДНК, чтобы собрать их воедино, как неполную головоломку.
|
|
|
|
Если у исследователей есть доступ к большому количеству образцов, это проще, поскольку это похоже на составление нескольких копий одной и той же головоломки с разными недостающими частями.
|
|
|
|
Иногда команды также могут использовать "эталонные геномы" генетически сходных видов, чтобы убедиться, что они на правильном пути.
|
|
|
|
Hi-C работает аналогично этому эталонному геному, но в 3D-формате и определяет, какие участки фрагментированной ДНК могут быть соседними и взаимодействовать друг с другом.
|
|
|
|
Команда использовала Hi-C для детального создания генома мамонта, состоящего из 28 хромосом, а затем сопоставила его с геномами современных азиатских и африканских слонов.
|
|
|
|
Предыдущие исследования показали, что азиатские слоны генетически ближе к мамонтам, чем к африканским слонам.
|
|
|
|
Новый анализ показал, что образцы кожи были похожи на образцы кожи азиатских слонов.
|
|
|
|
В прошлом геномы других, еще более древних шерстистых мамонтов были созданы путем объединения информации из нескольких образцов или использования эталонных геномов для заполнения пробелов.
|
|
|
|
Но благодаря сублимационной сушке образцов, команда смогла проанализировать не только сам геном, но и его форму и структуру, что позволило получить больше информации.
|
|
|
|
Например, команда смогла увидеть, какие гены были включены и выключены в клетках кожи, что стало первым случаем, когда исследователи сделали это.
|
|
|
|
Они обнаружили, что определенные гены, отвечающие за адаптацию к холоду и рост волос, были активированы у мамонта, но не у слона.
|
|
|
|
Салли Васеф, палеогенетик из Квинслендского технологического университета, которая не принимала участия в исследовании, была впечатлена разработанными методами.
|
|
|
|
"Моей первой мыслью было: "О, это действительно прорыв", - сказала она.
|
|
|
|
"Мне бы хотелось посмотреть, как они собираются применить это к другим [древним] образцам".
|
|
Какую еще древнюю ДНК можно было бы исследовать?
|
|
|
|
Хотя эксперты сходятся во мнении, что это впечатляющее открытие, найти такие древние и хорошо сохранившиеся образцы, как шкура мамонта возрастом 52 000 лет, случается нечасто.
|
|
|
|
Это связано с тем, что в большинстве мест по всему миру температура не такая холодная и стабильная, как в Сибири.
|
|
|
|
"Им очень повезло, потому что мамонт умер в "глубокой морозильной камере"", - сказал генетик Эндрю Паск из Мельбурнского университета.
|
|
|
|
По его словам, такой же древний образец из любого более теплого климата "просто превратился бы в кашу".
|
|
|
|
Это означает, что нет никаких шансов на то, что в Австралии могло бы обитать такое хорошо сохранившееся и древнее животное, как мамонт, добавил профессор Паск.
|
|
|
|
- Труп подвергается определенной степени гниения, прежде чем высохнет.
|
|
|
|
ДНК распадается на кусочки. Просто нам слишком тепло.
|
|
|
|
В то время как холодная, похожая на морозильную камеру среда - лучшее место для поиска других образцов, команда, проводившая последнее исследование, предполагает, что горячая и сухая среда также может привести к стеклообразному состоянию ДНК, подходящему для анализа методом Hi-C.
|
|
|
|
Если это правда, то это может означать, что египетские мумии также могут быть протестированы с использованием этого метода.
|
|
|
|
Но доктор Васеф считает, что ДНК древних египтян может быть слишком разрушена.
|
|
|
|
"Мумификация помогла, - сказала она, - но недостаточно, чтобы сохранить длинные фрагменты [ДНК, необходимые для Hi-C]".
|
|
|
|
Вместо этого она считает, что этот метод можно было бы использовать на древних гоминидах, таких как денисовцы, чьи окаменелости также были найдены в более прохладных районах, таких как Сибирь, чтобы увидеть, чем они отличались от нашего вида, Homo sapiens.
|
|
|
|
"Некоторые [денисовские окаменелости] были найдены в очень хорошем состоянии", - сказала она.
|
|
|
|
"Это расскажет вам больше об окружающей среде, в которой они жили, об их взаимодействии с окружающей средой и о том, что привело к их вымиранию".
|
|
Борьба с вымиранием?
|
|
|
|
Хотя обнаружение хромосомы возрастом 52 000 лет само по себе было захватывающим событием, исследователей также интересовало, как этот метод может помочь вернуть к жизни древние виды, что называется, предотвратить вымирание.
|
|
|
|
Профессор Либерман Эйден - один из двух старших авторов статьи, которые являются консультантами биотехнологического стартапа Colossal Biosciences, компании, работающей над возрождением мамонта.
|
|
|
|
Профессор Паск возглавляет лабораторию комплексных исследований по генетическому восстановлению тилацина (TIGRR), которая является партнерством Мельбурнского университета и Colossal. По его мнению, обнаружение хромосом мамонта вселяет оптимизм, но не является "кардинальным изменением" в вопросе борьбы с вымиранием.
|
|
|
|
Профессор Паск также использовал технологию Hi-C в своей работе над проектом по борьбе с исчезновением тилацина.
|
|
|
|
"Мы пытаемся сделать это с некоторыми из наиболее хорошо сохранившихся тканей тилацина, просто чтобы посмотреть, сможем ли мы получить какую-то архитектуру", - сказал он.
|
|
|
|
"Есть несколько образцов, которые были помещены в этанол, а затем помещены в музейную коллекцию и хранились при хорошей температуре в течение всего срока хранения".
|
|
|
|
Хотя проблема вымирания не осталась без критики, те, кто в восторге от технологии, считают, что это новое открытие может стать частью решения.
|
|
|
|
"[Люди] являются ключевым биологическим видом... это огромная ответственность", - сказал профессор Либерман Эйден.
|
|
|
|
"Я надеюсь, что мы будем действовать ответственно, используя все имеющиеся в нашем распоряжении мощные технологии, одной из которых является борьба с вымиранием".
|
|
|
|
Источник
|
