Тайны древних ДНК. Ученые исследуют остекленевшие хромосомы мамонта
Из кожи найденного в Якутии шерстистого мамонта возрастом 52 тысячи лет впервые удалось извлечь остекленевшие древние хромосомы. Эти хромосомы содержат информацию о том, какие гены были активны, и помогут собрать геномы вымерших видов.
Хромосомы сохранились благодаря холодному и сухому климату Якутии. Результаты исследования опубликованы в биологическом журнале Cell, сообщает пресс-служба СО РАН. В 2018 году в Якутии была обнаружена хорошо сохранившаяся туша мамонта, получившая название «Тот самый мамонт». Профессор Лав Дален из Центра палеогенетики Стокгольмского университета изучил кусок мягких тканей со лба животного и определил его возраст.
«Более века ученые полагали, что эта зависимость линейна – то есть размер мозга становится пропорционально больше, чем крупнее животное. Теперь мы знаем, что это не так,»
- Крис Вендитти, профессор Университета Рединга
Метод Hi-C, изобретённый американским ученым Эрезом Либерманом Эйденом, позволил узнать, сколько и каких хромосом содержится в ядре мамонта, и прочитать их. Доцент Центра геномной архитектуры колледжа Бэйлор Ольга Дудченко предложила использовать Hi-C для создания зоопарка ДНК всех живых организмов. Совмещение этого метода с цитологическими исследованиями в Институте молекулярной и клеточной биологии СО РАН дало поразительные результаты.
«Знание формы хромосом организма дает возможность собрать всю последовательность ДНК вымерших существ. Это позволяет получить информацию, которая была бы невозможна раньше.»
- Ольга Дудченко, доцент Центра геномной архитектуры колледжа Бэйлор
Исследование показало, что у шерстистого мамонта было 28 пар хромосом, что подтвердило его родство с современными индийскими слонами. Метод Hi-C также помог выяснить, что у мамонта были ключевые гены, регулирующие развитие волосяных фолликулов, отличные от слонов.
«Хромостекло во многом похоже на стекло в вашем окне: оно жёсткое, но это не упорядоченный кристалл. Если вы увеличите изображение отдельных частиц, то увидите, что они просто не смогут продвинуться далеко в такой ситуации, даже если вы будете ждать тысячи и тысячи лет,»
- Эрез Либерман Эйден, профессор медицинского колледжа Бэйлора
Главный вопрос для ученых был, как древние хромосомы могли сохраниться в течение 52 тысяч лет. Оказалось, что они находились в состоянии, напоминающем положение молекул в стекле. Это помогло сохранить их структуру и информацию.
Российские ученые также внесли значительный вклад в исследования. Группа сотрудников Музея мамонта в Якутии под руководством Альберта Протопопова предоставляла материалы для исследований. Команда гистологов из лаборатории морфологии и функции клеточных структур ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» под руководством Николая Рубцова описывала гистологическую структуру тканей. Учёные лаборатории цитогенетики животных Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН извлекали ДНК образцов и выполняли Hi-C, изучая внутренние структуры хромосом.
В будущем ученые планируют искать остекленевшие клетки в других замороженных организмах в Якутии, таких как ленская лошадь и замороженные львята, чтобы выяснить, почему хромосомы в разных частях организма сохраняются по-разному.
