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Quando muitas pessoas pensam na Idade do Gelo, imagens de mamutes peludos vêm à mente. Os mamutes foram uma das criaturas mais icônicas do período de cerca de 4,8 milhões a 10.000 anos atrás. No entanto, com o aquecimento climático, juntamente com factores como o crescimento lento, a alimentação insuficiente e a caça por humanos e animais, o número de mamutes começou a diminuir rapidamente.

O desaparecimento de toda a população de mamutes anunciou o fim de uma era glacial.

Agora, uma equipa de investigação internacional reconstruiu com sucesso o genoma e a estrutura tridimensional dos cromossomas de um mamute que viveu há 52 mil anos. Esta é a primeira vez que tal investigação é realizada utilizando amostras de ADN antigas. O estudo revela como o genoma do mamute foi organizado dentro das células e como genes específicos foram expressos no tecido da pele. Resultados relevantes aparecem na capa da nova edição da revista Cell.

Esta investigação sem precedentes significa que ressuscitar criaturas extintas pode já não ser um sonho.

Fósseis de cromossomos "liofilizados" são preciosos

A maioria dos espécimes de DNA antigos são compostos de fragmentos de DNA muito pequenos e “confusos”. Eric Lieberman Eden, diretor do Centro de Estrutura do Genoma do Baylor College of Medicine, nos Estados Unidos, acredita que com base no mapeamento da estrutura tridimensional do genoma humano, se a amostra antiga correta de DNA puder ser encontrada, ou seja, uma amostra cuja estrutura tridimensional ainda está intacta, será possível A mesma estratégia foi usada para montar genomas antigos.

A equipe de pesquisa testou dezenas de amostras ao longo de cerca de cinco anos, mas o progresso permaneceu lento.

Até 2018, um mamute excepcionalmente bem preservado foi descoberto no nordeste da Sibéria, na Rússia. O mamute foi "liofilizado" logo após sua morte. Como a estrutura nuclear em amostras desidratadas pode ser mantida durante muito tempo, esta condição permite que o ADN seja preservado num estado semelhante ao vidro, evitando os problemas de degradação de amostras antigas de ADN no passado e permitindo que as pessoas hoje vejam detalhes estruturais sem precedentes.

“Os cromossomos fossilizados do mamute são milhões de vezes mais longos que os fragmentos de DNA antigos comuns e representam um tipo completamente novo de fóssil”, disse Ayden.

Este mamute está esperando para ser encontrado. A equipa está entusiasmada por obter informações sobre como o genoma do mamute foi organizado dentro das suas células vivas e quais os genes que estavam activos no tecido da pele de onde o ADN foi extraído. No entanto, a “montagem” ainda é um problema.

Um quebra-cabeça de 3 bilhões de peças que precisa ser montado

“Imagine que você tem um quebra-cabeça feito de 3 bilhões de peças, mas não tem o produto final”, diz Martin Renoum, genomista estrutural do Centro Nacional de Genética e Regulação do Genoma em Barcelona, ​​​​Espanha. A tecnologia Hi-C permite que você tenha uma imagem aproximada antes de juntar as peças do quebra-cabeça." Hi-C é um método especial usado pela equipe para reconstruir a estrutura do genoma do mamute. Eles extraíram DNA de amostras de pele retiradas de trás das orelhas do mamute. A tecnologia Hi-C permitiu-lhes detectar quais partes do DNA podem estar próximas espacialmente e interagir umas com as outras em seu estado nativo no núcleo da célula.

Eles então combinaram as informações físicas da análise Hi-C com o sequenciamento de DNA para identificar segmentos de DNA em interação e criaram um mapa ordenado do genoma do mamute, usando o genoma dos elefantes atuais como modelo. A análise mostrou que os mamutes tinham 28 cromossomos, o mesmo que os atuais elefantes asiáticos e africanos.

Ao examinar a compartimentalização dos genes dentro do núcleo celular, a equipe foi capaz de identificar genes que estavam ativos e inativos nas células da pele do mamute – um substituto para a epigenética, ou transcriptômica. As células da pele dos mamutes têm padrões de ativação genética diferentes dos de seus parentes próximos, os elefantes asiáticos, que podem incluir genes relacionados aos pelos do corpo e à tolerância ao frio.

Fósseis cromossômicos trazem possibilidades infinitas

O método utilizado neste estudo baseia-se, na verdade, num fóssil excepcionalmente bem preservado – a antiga estrutura cromossómica preservada pelo fóssil é precisa à nanoescala! Mas a equipa de investigação está optimista de que este método também pode ser usado para estudar outros espécimes de ADN antigos, desde mamutes a múmias egípcias, incluindo espécimes de museus.

Os fósseis cromossômicos tornaram-se, sem dúvida, uma nova ferramenta poderosa para estudar a história da vida na Terra. Isso ocorre porque os fragmentos típicos de DNA antigo raramente excedem 100 pares de bases, ou 100 “letras” do código genético – que é muito menor do que a sequência completa de DNA de um organismo (que geralmente tem bilhões de “letras” de comprimento). Em contraste, os cromossomos fossilizados podem abranger centenas de milhões de “letras” genéticas.

“Os cromossomos fósseis são uma virada de jogo”, disse Olga Dudchenko, professora assistente de genética molecular e humana no Centro de Estrutura do Genoma do Baylor College of Medicine, nos Estados Unidos, porque “ao comparar moléculas de DNA antigas com as sequências de DNA de espécies modernas , é possível descobrir alterações genéticas em ‘letras’ individuais em senhas”.

Por outras palavras, ao compreender a forma dos cromossomas de um organismo, os cientistas podem montar toda a sequência de ADN de um organismo extinto, concretizando ideias que antes eram impossíveis.

Mas, por enquanto, ressuscitar o mamute é apenas o começo.

Editor de coluna: Qin Hong Editor de texto: Da Xi Fonte da imagem do título: Tu Chong Editor de imagem: Cao Liyuan

Fonte: Autor: Science and Technology Daily