Naukowcy zrekonstruowali kod genetyczny mamuta włochatego z niespotykaną dotąd szczegółowością po odkryciu skamieniałych chromosomów w skórze 52-tysięcznego ciała zachowanego w syberyjskiej zmarzlinie.

Bujna grzywa mamuta skłoniła badaczy do nazwania go na cześć Chrisa Waddle’a, byłego piłkarza Anglii o mulletach. Po śmierci został zamrożony, proces ten zachował trójwymiarową strukturę chromosomów w skórze zwierzęcia.

Dzięki starożytnemu materiałowi genetycznemu naukowcy byli w stanie odtworzyć genom mamuta, ustalić, że ma 28 par chromosomów, a także zaobserwować, które geny były włączane i wyłączane. Są to szczegóły kluczowe dla zrozumienia, co oznaczało bycie mamutem.

Profesor Erez Lieberman Aiden, dyrektor Centrum Architektury Genomu w Baylor College of Medicine w Houston, powiedział, że próbki to „nowy rodzaj skamieniałości”, który „zachował biocząsteczki przez długi okres czasu” i zawierał znacznie więcej informacji niż te badane wcześniej.

Dr Olga Dudchenko, również z Baylor, powiedziała, że ​​odkrycie skamieniałych chromosomów było „przełomem”, ponieważ poznanie kształtu chromosomów danego organizmu pozwoliło na złożenie całej sekwencji DNA wymarłego stworzenia, zapewniając wgląd w jego biologię, który wcześniej pozostawał poza zasięgiem.

Międzynarodowy zespół badaczy przetestował dziesiątki próbek w ciągu pięciu lat, zanim trafił na żyłę złota z kawałkiem skóry pobranym zza ucha mamuta wykopanego w północnej Syberii w 2018 r. Uważają, że skóra zwierzęcia spontanicznie zamroziła się wkrótce po śmierci, konserwując tkankę poprzez podobny proces, jaki stosuje się do produkcji suszonej wołowiny.

Mamuta nazwano Chris Waddle, gdy naukowcy odzyskujący zwłoki zauważyli jego imponującą grzywę. „Nie jest jasne, czy to dokładnie ta sama fryzura, jaką mamut miał za życia” — powiedział Dudchenko. „A później okazało się, że mamut był samicą”.

Analiza skóry wykazała, że ​​trójwymiarowa struktura chromosomów mamuta została zachowana w odwodnionych komórkach po przekształceniu ich w wytrzymały materiał przypominający szkło. Po uformowaniu skamieniałości, oznaczone jako chromoglass, mogły przetrwać miliony lat, napisali naukowcy w czasopiśmie Cell. W serii niezwykłych testów naukowcy wykazali, że DNA mogło przetrwać w tkankach przejechanych przez samochód, uderzonych piłką baseballową lub wystrzelonych z broni śrutowej.

Do tej pory starożytne DNA odzyskane z wymarłych gatunków było bardzo pofragmentowane. Fragmenty pozwalają naukowcom dostrzec niewielkie różnice genetyczne między wymarłymi zwierzętami a ich żyjącymi krewnymi, ale niewiele więcej. Natomiast nowe próbki zawierają setki milionów liter kodu, ujawniając wielkoskalową strukturę genomu.

Naukowcy, oprócz tego, że potrafili złożyć genom mamuta i policzyć jego chromosomy, odkryli, że układ chromosomów wewnątrz komórek pokazuje, które geny były aktywowane, w tym geny związane z wełnowatością i tolerancją na zimno.

Praca ta przyspiesza plany przywrócenia mamuta włochatego, co naukowcy mają nadzieję osiągnąć, przepisując genom azjatyckiego słonia tak, aby pasował do genomu mamuta. „Czy to wystarczy do odtworzenia gatunku? Prawdopodobnie nie” — powiedział prof. Marc Marti-Renom z Narodowego Centrum Analiz Genomicznych w Barcelonie. „Jeszcze sporo pracy do wykonania, jeśli ktoś chce przekształcić współczesnego słonia w mamuta. To jeden krok naprzód w tym kierunku”.

Naukowcy mają nadzieję znaleźć więcej skamieniałych chromosomów u innych wymarłych zwierząt, a także w egipskich mumiach, z których wiele może już znajdować się w zbiorach muzealnych.

Profesor Adrian Lister, ekspert ds. mamutów z Muzeum Historii Naturalnej, który nie brał udziału w badaniu, nazwał wyniki badania „zadziwiającymi”.

„Do tej pory badania nad starożytnym DNA opierały się na 'zupie’ małych fragmentów DNA wyekstrahowanych ze starożytnych tkanek” – powiedział. „Naukowcy byli w stanie, w przypadku tego mamuciego ciała zachowanego w arktycznej wiecznej zmarzlinie, odzyskać nienaruszone chromosomy z ich DNA i białkiem chromatynowym niezbędnym do ich funkcji, nienaruszonym”.

Dodał: „Ta nowa praca otwiera nowe, ogromne możliwości eksploracji biologii wymarłych gatunków. Ta wyjątkowa konserwacja może zostać znaleziona w skamieniałościach znacznie starszych niż 51 000-letni mamut, nawet sprzed 2 milionów lat, otwierając możliwość zbadania biologii znacznie starszych wymarłych gatunków oraz ich relacji i różnic w stosunku do żyjących krewnych”.