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Cuando mucha gente piensa en la Edad del Hielo, le vienen a la mente imágenes de mamuts lanudos. Los mamuts fueron una de las criaturas más emblemáticas del período comprendido entre hace 4,8 millones y 10.000 años. Sin embargo, con el calentamiento climático, junto con factores como el lento crecimiento, la falta de alimentos y la caza por parte de humanos y bestias, la cantidad de mamuts comenzó a disminuir rápidamente. La tasa de supervivencia de los elefantes jóvenes fue extremadamente baja y finalmente se extinguieron.

La desaparición de toda la población de mamuts anunció el fin de una edad de hielo.

Ahora, un equipo de investigación internacional ha reconstruido con éxito el genoma y la estructura cromosómica tridimensional de un mamut que vivió hace 52.000 años. Esta es la primera vez que se realiza una investigación de este tipo utilizando muestras de ADN antiguas. El estudio revela cómo se organizó el genoma del mamut dentro de las células y cómo se expresaron genes específicos en el tejido de la piel. Resultados relevantes aparecen en la portada del nuevo número de la revista Cell.

Esta investigación sin precedentes significa que resucitar criaturas extintas puede que ya no sea un sueño.

Los fósiles de cromosomas "liofilizados" son preciosos

La mayoría de las muestras de ADN antiguas están compuestas de fragmentos de ADN muy pequeños y "desordenados". Eric Lieberman Eden, director del Centro para la Estructura del Genoma del Baylor College of Medicine en Estados Unidos, cree que basándose en el mapeo de la estructura tridimensional del genoma humano, si se puede encontrar la muestra de ADN antigua correcta, es decir, una muestra cuya estructura tridimensional aún está intacta, será posible. La misma estrategia se utilizó para ensamblar genomas antiguos.

El equipo de investigación probó docenas de muestras durante unos cinco años, pero el progreso siguió siendo lento.

Hasta 2018, se desenterró un mamut excepcionalmente bien conservado en el noreste de Siberia, Rusia. El mamut fue "liofilizado" poco después de su muerte. Debido a que la estructura nuclear en muestras deshidratadas puede mantenerse durante mucho tiempo, esta condición permite que el ADN se conserve en un estado similar al vidrio, evitando los problemas de degradación de muestras de ADN antiguas en el pasado y permitiendo a la gente de hoy ver detalles estructurales sin precedentes.

"Los cromosomas de mamut fosilizados son millones de veces más largos que los fragmentos de ADN antiguos ordinarios y representan un tipo de fósil completamente nuevo", dijo Ayden.

Este mamut está esperando a ser encontrado. El equipo está entusiasmado por conocer cómo se organizó el genoma del mamut dentro de sus células vivas y qué genes estaban activos en el tejido de la piel del que se extrajo el ADN. Sin embargo, el "montaje" sigue siendo un problema.

Un rompecabezas de 3 mil millones de piezas que hay que armar

“Imagínese que tiene un rompecabezas compuesto por 3 mil millones de piezas, pero no tiene el producto terminado”, dice Martín Renoum, genómico estructural del Centro Nacional de Genética y Regulación del Genoma en Barcelona, ​​España. La tecnología Hi -C te permite tener una imagen aproximada antes de juntar las piezas del rompecabezas". Hi-C es un método especial utilizado por el equipo para reconstruir la estructura del genoma del mamut. Extrajeron ADN de muestras de piel tomadas detrás de las orejas del mamut. La tecnología Hi-C les permitió detectar qué partes del ADN podrían estar muy próximas espacialmente e interactuar entre sí en su estado nativo en el núcleo celular.

Luego combinaron la información física del análisis Hi-C con la secuenciación de ADN para identificar segmentos de ADN que interactúan y crearon un mapa ordenado del genoma del mamut, utilizando el genoma de los elefantes actuales como plantilla. Los análisis mostraron que los mamuts tenían 28 cromosomas, los mismos que los elefantes asiáticos y africanos actuales.

Al examinar la compartimentación de genes dentro del núcleo celular, el equipo pudo identificar genes que estaban activos e inactivos dentro de las células de la piel de mamut, un indicador de la epigenética o transcriptómica. Las células de la piel de mamut tienen patrones de activación genética diferentes a los de sus parientes cercanos, los elefantes asiáticos, que pueden incluir genes relacionados con el vello corporal y la tolerancia al frío.

Los fósiles de cromosomas ofrecen infinitas posibilidades

El método utilizado en este estudio en realidad se basa en un fósil excepcionalmente bien conservado: ¡la antigua estructura cromosómica preservada por el fósil es precisa a nanoescala! Pero el equipo de investigación se muestra optimista en cuanto a que este método también pueda utilizarse para estudiar otras muestras de ADN antiguas, desde mamuts hasta momias egipcias, pasando por muestras de museos.

Sin duda, los fósiles de cromosomas se han convertido en una nueva y poderosa herramienta para estudiar la historia de la vida en la Tierra. Esto se debe a que los fragmentos típicos de ADN antiguo rara vez superan los 100 pares de bases, o 100 "letras" del código genético, que es mucho más pequeño que la secuencia completa de ADN de un organismo (que a menudo tiene miles de millones de "letras"). Por el contrario, los cromosomas fosilizados pueden abarcar cientos de millones de "letras" genéticas.

“Los cromosomas fósiles cambian las reglas del juego”, afirmó Olga Dudchenko, profesora asistente de genética molecular y humana en el Centro para la Estructura del Genoma de la Facultad de Medicina de Baylor en Estados Unidos, porque “al comparar moléculas de ADN antiguas con las secuencias de ADN de especies modernas , es posible descubrir cambios genéticos en 'letras' individuales en las contraseñas".

En otras palabras, al comprender la forma de los cromosomas de un organismo, los científicos pueden ensamblar la secuencia completa de ADN de un organismo extinto, realizando ideas que antes eran imposibles.

Pero por ahora, resucitar al mamut es sólo el comienzo.

Editor de columnas: Qin Hong Editor de texto: Da Xi Fuente de la imagen del título: Tu Chong Editor de imágenes: Cao Liyuan

Fuente: Autor: Diario de Ciencia y Tecnología