У науковому світі відбулася подія, що перевертає усталені уявлення – вперше в історії дослідники успішно розшифрували рибонуклеїнову кислоту (РНК) шерстистого мамонта. Це досягнення спростовує давнє переконання про неможливість збереження цієї крихкої генетичної молекули протягом десятків тисяч років.
Значущість РНК для палеогеноміки
Рибонуклеїнова кислота, або РНК, відіграє роль посередника, що передає вказівки між ДНК та апаратом клітини для синтезу білків. Вона є своєрідним генетичним листоношею, перетворюючи спадкову інформацію на функціональні білки. Вивчення РНК дає змогу дізнатися, які гени були активні в клітині в певний момент, а також як змінювалися моделі генної активності з часом. Таким чином, давня РНК стає цінним джерелом даних про клітинний стан вимерлих видів. Хоча дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) є кресленням організму, її інформація має свої обмеження. РНК же, як зазначила співавторка дослідження Зої Пошон, докторантка Стокгольмського університету, “відкриває вікно до того, як цей план реалізується всередині кожної клітини організму”. Пані Пошон пояснила, що РНК – це “посланець ДНК”, який доставляє “робочі копії інструкцій ДНК від ядра до клітини”, а інші частини клітини потім виконують ці настанови.
Виклики давнього аналізу РНК
Хоча за останні два десятиліття технології дослідження давньої ДНК зробили значний стрибок, вивчення стародавньої РНК зіштовхувалося з багатьма труднощами. Це частково пояснюється її будовою – молекули ДНК є дволанцюговими, а отже, значно міцнішими за одноланцюгову РНК, що робить її надзвичайно нестабільною навіть у сприятливих умовах. Досі успішних спроб було небагато.
Юка: Зірка Сибіру, що відкрила нові таємниці
Для нового дослідження, опублікованого в журналі Cell, науковці звернулися до десяти добре збережених зразків шерстистого мамонта (Mammuthus primigenus), знайдених у Сибіру. Ці зразки датуються періодом від 10 000 до 50 000 років тому. Сибір – величезний регіон північної Азії, відомий своїми екстремальними морозами та вічною мерзлотою, яка чудово консервує біологічні матеріали, що дало змогу сподіватися на якісні результати. Особливо вражаючі дані дав зразок, відомий як Юка – рудий мамут-підліток, якому близько 39 000 років. Це є найстарішою РНК, яку вдалося розшифрувати досі. Попередній рекорд належав тканинам каніда віком приблизно 14 300 років.
Дивовижно, але розшифрована РНК Юки надала чіткі генетичні свідчення того, що цей мамут, якого раніше вважали самкою на основі фізичних ознак, насправді є самцем. Крім того, РНК пролила світло на функцію м’язів Юки – зокрема, на ту РНК, що відповідає за створення білків, які забезпечують скорочення та розтягнення м’язів, як пояснив провідний автор дослідження Еміліо Мармоль Санчес, який працював тоді в Центрі еволюційної голономіки Копенгагенського університету. Команда також виявила цілий комплекс регуляторних генів.
Остання мить життя мамонта
Коли клітини гинуть, залишається їхня остання функція РНК. “Те, що ми тут зафіксували – це, по суті, миттєвий знімок останніх миттєвостей життя цих мамонтів усередині їхніх клітин”, – зазначив Мармоль Санчес. Те, що дослідники побачили в м’язовій РНК Юки, може свідчити про жах її останніх миттєвостей. Мармоль Санчес розповів, що вони виявили “молекулярні докази метаболічного клітинного стресу в м’язах Юки”, що відповідає тому, що окрема наукова група описала у 2021 році. У тому дослідженні вчені зафіксували численні сліди кігтів, які могли залишити печерні леви (Panthera spelaea) – вимерлий підвид лева, який був одним з найбільших хижаків льодовикового періоду в Євразії. Також були виявлені сліди укусів менших хижаків на тілі та хвості мамонта. Проте, чи був Юка впольований великими хижаками, чи його просто поїдали після смерті – залишається невідомим. Вчені поки що не встановили точну причину клітинного стресу, виявленого в РНК.
Нова ера в розумінні вимерлих видів
Федеріко Санчес Кінто, палеогеноміст Міжнародної лабораторії дослідження геному людини при Національному автономному університеті Мексики (UNAM), який не брав участі в дослідженні, назвав це “новаторською публікацією в галузі палеогеноміки”. Університет UNAM є одним із найпрестижніших вищих навчальних закладів Латинської Америки. Пан Санчес Кінто описав дослідження як “захопливе, оскільки воно досягає того, що раніше було немислимим, адже РНК надзвичайно нестабільна навіть у сприятливих умовах”. Більше того, за його словами, “це дослідження отримує РНК зі старішого зразка [порівняно з іншими недавніми роботами], у більшій кількості та з більшою впевненістю”.
Відкриття засвідчило, що виділити РНК з надзвичайно давніх зразків цілком реально, відкриваючи цим нову сферу для вивчення іншими науковцями. Крім того, команда розробила докладний план дій, щоб допомогти колегам успішно отримувати давню РНК. “Можливість відновити РНК зі стародавніх зразків, на додаток до ДНК, схожа на відкриття нового вікна в біологію вимерлих тварин”, – поділився Лав Дален, професор еволюційної генетики Центру палеогенетики Стокгольмського університету. – “Це ще один потужний інструмент, який дозволяє нам бачити, які гени були активні в різних типах клітин, що в кінцевому підсумку може допомогти нам краще зрозуміти, які гени зробили мамонта – мамонтом!”
