Preboj znanstvenikov: odkrili starodavne molekule RNK mladega mamuta

Znanstveniki so odkrili starodavne molekule RNK mladega mamuta, domnevno ženskega osebka, po imenu Yuka, ki je poginila pred 40.000 leti na območju današnje Sibirije. Ti biološki ostanki ponujajo vpogled v zadnje trenutke življenja te izumrle ledenodobne živali.

RNK so znanstveniki pridobili iz mumificiranega tkiva noge, ki je bilo tisočletja izjemno dobro ohranjeno v permafrostu. Gre za najstarejšo RNK, ki so jo znanstveniki doslej sekvencirali. Z njeno pomočjo lahko zdaj ugotavljajo, kateri od genov mamuta so bili aktivni v času njegove smrti.

"Vse celice v organizmu imajo enak DNK – možganska celica, jetrna celica ali mišična celica. Kar jih med seboj razlikuje, je v bistvu RNK," je pojasnil Love Dalén, profesor evolucijske genomike na Centru za paleogenetiko na Univerzi v Stockholmu in Švedskem naravoslovnemu muzeju ter vodilni avtor študije, ki je bila objavljena v znanstveni reviji Cell. "Gre za to, kateri geni so v različnih tipih celic vključeni in kateri izključeni," je dodal.

Preučili deset vzorcev, a le trije vsebovali frangmente RNK

DNK in RNK sta v vseh živih bitjih. DNK predstavlja osnovno, nespremenljivo "kodo življenja," medtem ko RNK "bere" ta genetska navodila in deluje kot "sporočevalec," ki celici pomaga graditi beljakovine.

Starodavna DNK lahko preživi več milijonov let in je v znanosti povsem preoblikovala razumevanje preteklosti. RNK pa so do nedavnega razumeli kot minljivo molekulo, zato še ni jasno, ali bodo nove raziskovalne metode delovale tudi na primerkih, ki niso tako izjemno dobro ohranjeni.

Med raziskovanjem je ekipa preučevala deset vzorcev zamrznjenega mamutovega tkiva, vključno z mišicami in kožo, pri čemer so trije vzorci vsebovali fragmente RNK. Le en od teh je, tako raziskovalci, podal dovolj podrobne sekvenčne podatke, ki bi lahko razkrili, kako so geni živali delovali v trenutku njene smrti. In prav ta vzorec je pripadal Yuki, katere truplo so leta 2010 odkrili v Oyogos Yaru na severovzhodu Sibirije.

Raziskovalcem je uspelo odkriti molekule informacijske RNK (mRNK), ki kodirajo beljakovine, in mikroRNK (miRNK), ki uravnava aktivnost genov. Skupaj so ti podatki razkrili "del bioloških procesov, ki so potekali v celicah tega mamuta tik pred njegovo smrtjo," je dejal Emilio Mármol Sánchez, glavni avtor študije in podoktorski raziskovalec na Globe Institute Univerze v Københavnu na Danskem. "Domnevamo, da je bila žival blizu smrti, kar se kaže v presnovi mišic," je dejal Mármol Sánchez.

Podatki so nakazovali na "prevlado počasnih mišičnih vlaken v mamutovem tkivu," so v študiji zapisali njeni avtorji in dodali, da bi ta zaznava lahko predstavljala "zadnje impulze" tkiva. Na primer, eden od aktivnih proteinov je bil titin, povezan z elastičnostjo mišic, drugi pa nebulin, ki sodeluje pri krčenju skeletnih mišic.

"MikroRNK, specifična za mišice, ki smo jih našli v mamutovem tkivu, so neposreden dokaz o regulaciji genov, ki se je v starodavnih časih dogajala v realnem času," je v izjavi dejal soavtor študije Marc Friedländer, izredni profesor na oddelku za molekularne bioznanosti na inštitutu Wenner-Gren Univerze v Stockholmu. "To je prvič, da je bilo kaj takega doseženo."

Članek kot pomemben korak naprej

Z biološkega vidika je smiselno, da je bilo mamutovo mišično tkivo v času smrti aktivno," pa je pojasnil Erez Lieberman Aiden, profesor biokemije in molekularne biologije na Medicinski fakulteti Univerze v Teksasu, ki pri raziskavi sicer ni sodeloval. "Ne želiš si, da bi prva takšna študija odkrila popolnoma šokanten vzorec. Ideja, da je mogoče zaznati tkivno specifično izražanje, je precej impresivna," je dejal Aiden.

Dalén, ki je sekvenciral najstarejšo znano mamutovo DNK na svetu, je dejal, da imajo tehnike, ki jih je ekipa razvila, potencial, da odprejo novo pot znanstvenim raziskavam preteklosti.

"Vseh teh deset vzorcev je res kakovostnih in edinstvenih, vendar pa so delovali le trije najboljši, zato se na prvi pogled to zdi precej nišno področje. Občutek imam, da se bodo metode izboljšale. Veliko laboratorijev po svetu se navdušuje nad RNK in prepričan sem, da bomo razvili precej boljše tehnike za njeno pridobivanje," je pojasnil.

Če se bo pristop dal uporabiti širše, bo to po Dalénovih besedah omogočilo tudi preučevanje evolucije starodavnih virusov, od katerih mnogi obstajajo le v obliki RNK, kot je denimo virus, ki povzroča covid-19. S sekvenciranjem DNK starodavnih bakterij so znanstveniki že lahko preučevali genetski izvor in razvoj bakterijskih patogenov, kot sta kuga in sifilis.

Ta pristop bi lahko uporabili tudi pri prizadevanjih za nekakšno oživitev izumrlih živali, je povedal Dalén, ki kot znanstveni svetovalec sodeluje s teksaškim biotehnološkim podjetjem Colossal Biosciences. Podjetje si prizadeva "obuditi" mamuta, dodoja in tasmanskega tigra z urejanjem genoma njihovih najbližjih živečih sorodnikov. S tem bi nastale hibridne živali, ki bi bile tako podobne izumrlim vrstam, da jih na pogled ne bi mogel ločiti. "Načeloma bi lahko bile tukaj uporabljene metode orodje, ki bi lahko pomagalo podjetju Colossal in drugim zožiti nabor genov, ki jih je treba urediti," je dejal.

Čeprav je mamutova RNK najstarejša, kar so jih znanstveniki doslej odkrili, pa ni prva. Leta 2023 je Mármol Sánchez vodil študijo, v kateri so sekvencirali RNK iz 130 let starega tasmanskega tigra oziroma tilacina, ki ga hranijo v Švedskem naravoslovnemu muzeju v Stockholmu.

Leta 2019 je ekipa znanstvenikov prav tako sekvencirala RNK iz kože 14.300 let starega volka, ki je bil ohranjen v permafrostu. Znanstveniki so RNK odkrili tudi v tkivu Ötzija, 5.300 let stare mumije, ki so jo zmrznjeno našli v Alpah.

Aiden, ki je preučeval mamutove ostanke, je dejal, da je članek "pomemben korak naprej", vendar še ni jasno, ali bo predstavljal prelomnico za to področje oziroma ali bo RNK, podobno kot DNK, postala glavni vir informacij o izumrlih organizmih. "To je, kot da si gost na poroki in te vprašajo, kako srečen bo zakon. Takšne trenutke je nekoliko težko presojati," je še pojasnil.

*Avtorica: Katie Hunt/CNN