Dzięki paleogenomice – dziedzinie nauki opartej na analizie starożytnego DNA – osiągnięto znaczny postęp w badaniu wymarłych gatunków. Jednak podejście to ma wyraźne ograniczenia, jeśli chodzi o zrozumienie funkcjonowania tkanek lub procesów komórkowych aktywnych u wymarłego zwierzęcia.
Spis treści
W tym kontekście badania przeprowadzone w Szwecji przyniosły przełomowe wyniki. Po raz pierwszy naukowcom udało się przeanalizować materiał genetyczny związany z funkcjami komórkowymi wymarłego zwierzęcia, wykraczając poza proste sekwencjonowanie genomu i zbliżając się do funkcjonalnego zrozumienia jego biologii.
Nowe podejście do nauki: oto jak udało im się wyodrębnić DNA wymarłego zwierzęcia do badań.
Badanie opublikowane w czasopiśmie Genome Research zostało przeprowadzone pod kierownictwem badacza Marka R. Friedlenda z Uniwersytetu Sztokholmskiego we współpracy z kilkoma instytucjami badawczymi w kraju. W centrum zainteresowania badania znalazł się tygrys tasmański, czyli tilacyn, drapieżnik, który wyginął w XX wieku w wyniku dziesięcioleci intensywnych polowań i utraty siedlisk.
Ostatni udokumentowany okaz zginął w 1936 roku, a część jego ciała, jak pokazano na zdjęciu, jest przechowywana w Szwedzkim Muzeum Historii Naturalnej w suchych warunkach i w temperaturze pokojowej.
W przeciwieństwie do DNA, które wskazuje na obecność genów, naukowcy skupili się na RNA — znacznie bardziej delikatnej cząsteczce, odzwierciedlającej aktywność genów w danej tkance. Takie podejście jest kluczem do zrozumienia, jak funkcjonowały komórki wymarłego zwierzęcia za jego życia.
Do tej pory uważano, że RNA nie może długo zachować żywotności poza żywym organizmem, ale badania pokazują, że jego rozkład chemiczny można spowolnić, przechowując go w suchych warunkach.
Jak potwierdzono, że materiał genetyczny należy do tego wymarłego zwierzęcia?
Jednym z najważniejszych zadań było udowodnienie, że analizowana RNA rzeczywiście należała do tygrysa tasmańskiego, a nie do współczesnych zanieczyszczeń. W tym celu zespół pracował w laboratoriach specjalizujących się w badaniu starożytnych cząsteczek i stosował ścisłą kontrolę w celu wykrycia wszelkich możliwych ingerencji człowieka.
Wyniki pokazały, że większość sekwencji odpowiadała znanemu genomowi tygrysa tasmańskiego, podczas gdy ślady ludzkiego genomu były minimalne i odpowiadały historycznym manipulacjom próbką.
Ponadto w celu określenia pochodzenia wszystkich cząsteczek RNA w próbce zastosowano metodę metatranskrypcji. Metoda ta pomogła odróżnić fragmenty specyficzne dla wymarłego zwierzęcia od fragmentów pochodzących z mikroorganizmów lub środowiska.
Kolejnym kluczowym wskaźnikiem był rodzaj uszkodzeń chemicznych obserwowanych w cząsteczkach. Charakter degradacji odpowiadał temu, czego oczekiwano w przypadku starożytnych materiałów, co potwierdziło autentyczność uzyskanych danych.
Co wykazały wyniki analizy tkanek?
Badanie koncentrowało się na próbkach mięśni i skóry. W tkance mięśniowej najsilniejsze sygnały pochodziły od genów związanych ze skurczem i wykorzystaniem energii, takich jak geny związane z wolno kurczącymi się włóknami mięśniowymi. Profil ten odpowiada anatomicznej lokalizacji próbki pobranej w pobliżu łopatki i dostarcza bezpośrednich informacji funkcjonalnych o wymarłym zwierzęciu.
W RNA wyizolowanym ze skóry przeważały geny związane z keratyną — białkiem niezbędnym do ochrony zewnętrznej. Wykryto również ślady RNA hemoglobiny, co wskazuje na obecność krwi podczas przygotowywania próbki.
Pomimo tego, że skóra była bardziej podatna na zanieczyszczenia zewnętrzne, nadal przeważały w niej sekwencje typowe dla tasmańskiego tygrysa.
Kiedy naukowcy porównali te profile z profilami współczesnych torbaczy i psowatych, wyniki okazały się identyczne: skóra zachowywała się jak skóra, a mięśnie jak mięśnie. To podobieństwo potwierdza przydatność starożytnego RNA do dalszych badań nad biologią wymarłego zwierzęcia.
Naukowe konsekwencje tego szwedzkiego odkrycia
Jednym z najważniejszych aspektów pracy była identyfikacja mikroRNA — małych cząsteczek regulacyjnych wpływających na syntezę białek.
Dzięki uzyskanej RNA naukowcy znacznie rozszerzyli listę znanych mikroRNA u tygrysa tasmańskiego, a nawet zidentyfikowali specyficzną dla gatunku odmianę, której nie można potwierdzić wyłącznie na podstawie DNA.
Ponadto uzyskane informacje pozwoliły ulepszyć adnotację genomu wymarłego zwierzęcia, identyfikując regiony, które zostały pominięte w poprzednich badaniach.
Umożliwi to przeprowadzanie bardziej wiarygodnych porównań z obecnie żyjącymi gatunkami i zmniejszy liczbę błędów w przyszłych badaniach.
W trakcie analizy wykryto również ślady starożytnych RNA – wirusów , chociaż autorzy podkreślają konieczność zachowania ostrożności. Jeśli wyniki te zostaną potwierdzone w innych badaniach, muzea mogą nieoczekiwanie stać się archiwami ewolucji wirusów.
Postęp ten pokazuje zatem, że badania molekularne wymarłych zwierząt nie ograniczają się do przeszłości genetycznej, ale mogą dać pełniejszy obraz ich funkcji biologicznej.
