Νέα

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Όταν πολλοί άνθρωποι σκέφτονται την Εποχή των Παγετώνων, θα έρχονται στο μυαλό εικόνες από μάλλινα μαμούθ. Τα μαμούθ ήταν ένα από τα πιο εμβληματικά πλάσματα της περιόδου από περίπου 4,8 εκατομμύρια έως 10.000 χρόνια πριν. Ωστόσο, με την υπερθέρμανση του κλίματος, σε συνδυασμό με παράγοντες όπως η αργή ανάπτυξη, η ανεπαρκής τροφή και το κυνήγι από ανθρώπους και θηρία, ο αριθμός των μαμούθ άρχισε να μειώνεται γρήγορα Το ποσοστό επιβίωσης των νεαρών ελεφάντων ήταν εξαιρετικά χαμηλό και τελικά εξαφανίστηκαν.

Ο θάνατος ολόκληρου του πληθυσμού των μαμούθ προανήγγειλε το τέλος μιας εποχής παγετώνων.

Τώρα, μια διεθνής ερευνητική ομάδα έχει ανακατασκευάσει με επιτυχία το γονιδίωμα και την τρισδιάστατη δομή του χρωμοσώματος ενός μαμούθ που έζησε πριν από 52.000 χρόνια Αυτή είναι η πρώτη φορά που διεξάγεται μια τέτοια έρευνα χρησιμοποιώντας αρχαία δείγματα DNA. Η μελέτη αποκαλύπτει πώς το γονιδίωμα του μαμούθ ήταν οργανωμένο μέσα στα κύτταρα και πώς συγκεκριμένα γονίδια εκφράστηκαν στον ιστό του δέρματος. Σχετικά αποτελέσματα εμφανίζονται στο εξώφυλλο του νέου τεύχους του περιοδικού Cell.

Αυτή η άνευ προηγουμένου έρευνα σημαίνει ότι η ανάσταση εξαφανισμένων πλασμάτων μπορεί να μην είναι πλέον όνειρο.

Τα «λυοφιλοποιημένα» απολιθώματα χρωμοσωμάτων είναι πολύτιμα

Τα περισσότερα αρχαία δείγματα DNA αποτελούνται από πολύ μικρά και «ακατάστατα» θραύσματα DNA. Ο Eric Lieberman Eden, διευθυντής του Κέντρου Δομής Γονιδιώματος στο Baylor College of Medicine στις Ηνωμένες Πολιτείες, πιστεύει ότι με βάση τη χαρτογράφηση της τρισδιάστατης δομής του ανθρώπινου γονιδιώματος, εάν μπορούν να βρεθούν τα σωστά αρχαία δείγματα DNA, δηλαδή δείγματα του οποίου η τρισδιάστατη δομή είναι ακόμα άθικτη, θα είναι δυνατή Η ίδια στρατηγική χρησιμοποιήθηκε για τη συναρμολόγηση αρχαίων γονιδιωμάτων.

Η ερευνητική ομάδα εξέτασε δεκάδες δείγματα για περίπου πέντε χρόνια, αλλά η πρόοδος παρέμεινε αργή.

Μέχρι το 2018, ένα εξαιρετικά καλοδιατηρημένο μαμούθ ανακαλύφθηκε στη βορειοανατολική Σιβηρία, στη Ρωσία. Το μαμούθ «ξηρανθεί με κατάψυξη» λίγο μετά τον θάνατό του. Επειδή η πυρηνική δομή σε αφυδατωμένα δείγματα μπορεί να διατηρηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, αυτή η κατάσταση επιτρέπει στο DNA να διατηρηθεί σε γυάλινη κατάσταση, αποφεύγοντας τα προβλήματα υποβάθμισης των αρχαίων δειγμάτων DNA στο παρελθόν και επιτρέποντας στους ανθρώπους σήμερα να δουν άνευ προηγουμένου δομικές λεπτομέρειες.

«Τα απολιθωμένα χρωμοσώματα μαμούθ είναι εκατομμύρια φορές μεγαλύτερα από τα συνηθισμένα αρχαία θραύσματα DNA και αντιπροσωπεύουν έναν εντελώς νέο τύπο απολιθώματος», είπε ο Ayden.

Αυτό το μαμούθ περιμένει να βρεθεί. Η ομάδα είναι ενθουσιασμένη που θα αποκτήσει μια εικόνα για το πώς οργανώθηκε το γονιδίωμα του μαμούθ στα ζωντανά κύτταρά του και ποια γονίδια ήταν ενεργά στον ιστό του δέρματος από τον οποίο εξήχθη το DNA. Ωστόσο, η "συναρμολόγηση" εξακολουθεί να είναι ένα πρόβλημα.

Ένα παζλ 3 δισεκατομμυρίων κομματιών που πρέπει να συναρμολογηθεί

«Φανταστείτε ότι έχετε ένα παζλ που αποτελείται από 3 δισεκατομμύρια κομμάτια, αλλά δεν έχετε το τελικό προϊόν», λέει ο Martin Renoum, δομικός γονιδιωματικός στο Εθνικό Κέντρο Γενετικής και Ρύθμισης Γονιδιώματος στη Βαρκελώνη, στην Ισπανία, «Ευτυχώς. Η τεχνολογία Hi-C σάς επιτρέπει να έχετε μια κατά προσέγγιση εικόνα πριν ενώσετε τα κομμάτια του παζλ." Το Hi-C είναι μια ειδική μέθοδος που χρησιμοποιείται από την ομάδα για την ανακατασκευή της δομής του γονιδιώματος του μαμούθ. Εξήγαγαν DNA από δείγματα δέρματος που ελήφθησαν πίσω από τα αυτιά του μαμούθ. Η τεχνολογία Hi-C τους επέτρεψε να ανιχνεύσουν ποια μέρη του DNA θα μπορούσαν να βρίσκονται σε στενή χωρική εγγύτητα και να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους στη φυσική τους κατάσταση στον κυτταρικό πυρήνα.

Στη συνέχεια συνδύασαν τις φυσικές πληροφορίες από την ανάλυση Hi-C με την αλληλουχία DNA για να αναγνωρίσουν αλληλεπιδρώντα τμήματα DNA και δημιούργησαν έναν ταξινομημένο χάρτη του γονιδιώματος του μαμούθ, χρησιμοποιώντας το γονιδίωμα των σημερινών ελεφάντων ως πρότυπο. Η ανάλυση έδειξε ότι τα μαμούθ είχαν 28 χρωμοσώματα, τα ίδια με τους σημερινούς ασιατικούς και αφρικανικούς ελέφαντες.

Εξετάζοντας τη διαμερισματοποίηση γονιδίων μέσα στον πυρήνα του κυττάρου, η ομάδα μπόρεσε να εντοπίσει γονίδια που ήταν ενεργά και ανενεργά μέσα στα κύτταρα του δέρματος του μαμούθ - ένας αντιπρόσωπος για την επιγενετική ή τη μεταγραφική. Τα κύτταρα του δέρματος μαμούθ έχουν διαφορετικά μοτίβα ενεργοποίησης γονιδίων από αυτά των στενών συγγενών τους, των ασιατικών ελεφάντων, τα οποία μπορεί να περιλαμβάνουν γονίδια που σχετίζονται με τις τρίχες του σώματός τους και την ανοχή στο κρύο.

Τα απολιθώματα χρωμοσωμάτων προσφέρουν ατελείωτες δυνατότητες

Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη βασίζεται στην πραγματικότητα σε ένα εξαιρετικά καλά διατηρημένο απολίθωμα - η αρχαία δομή χρωμοσώματος που διατηρείται από το απολίθωμα είναι ακριβής στη νανοκλίμακα! Αλλά η ερευνητική ομάδα είναι αισιόδοξη ότι αυτή η μέθοδος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη άλλων αρχαίων δειγμάτων DNA, από μαμούθ έως αιγυπτιακές μούμιες, συμπεριλαμβανομένων δειγμάτων μουσείων.

Τα απολιθώματα χρωμοσωμάτων έχουν γίνει αναμφίβολα ένα ισχυρό νέο εργαλείο για τη μελέτη της ιστορίας της ζωής στη Γη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα τυπικά αρχαία θραύσματα DNA σπάνια ξεπερνούν τα 100 ζεύγη βάσεων ή τα 100 «γράμματα» του γενετικού κώδικα - που είναι πολύ μικρότερο από την πλήρη αλληλουχία DNA ενός οργανισμού (η οποία συχνά έχει μήκος δισεκατομμύρια «γράμματα»). Αντίθετα, τα απολιθωμένα χρωμοσώματα μπορούν να καλύπτουν εκατοντάδες εκατομμύρια γενετικά «γράμματα».

«Τα απολιθωμένα χρωμοσώματα αλλάζουν το παιχνίδι», είπε η Olga Dudchenko, επίκουρη καθηγήτρια μοριακής και ανθρώπινης γενετικής στο Κέντρο Δομής Γονιδιώματος στο Baylor College of Medicine στις Ηνωμένες Πολιτείες, επειδή «συγκρίνοντας τα αρχαία μόρια DNA με τις αλληλουχίες DNA των σύγχρονων ειδών , είναι δυνατό να ανακαλύψουμε γενετικές Αλλαγές σε μεμονωμένα «γράμματα» σε κωδικούς πρόσβασης».

Με άλλα λόγια, κατανοώντας το σχήμα των χρωμοσωμάτων ενός οργανισμού, οι επιστήμονες μπορούν να συναρμολογήσουν ολόκληρη την αλληλουχία DNA ενός εξαφανισμένου οργανισμού, πραγματοποιώντας ιδέες που προηγουμένως ήταν αδύνατες.

Αλλά προς το παρόν, η ανάσταση του μαμούθ είναι μόνο η αρχή.

Επεξεργαστής στήλης: Qin Hong Επεξεργαστής κειμένου: Da Xi Πηγή εικόνας τίτλου: Tu Chong Επεξεργαστής εικόνας: Cao Liyuan

Πηγή: Συγγραφέας: Science and Technology Daily