Nejstarší RNA na světě extrahovaná z chlupatého mamuta
Výzkumníci ze Stockholmské univerzity poprvé dokázali úspěšně izolovat a sekvenovat RNA molekuly z chlupatých mamutů z doby ledové. Tyto RNA sekvence jsou nejstarší, které byly dosud získány, a pocházejí z tkáně mamuta, která byla zachována v sibiřském permafrostu téměř 40 000 let.
Studie, publikovaná v časopise Cell, ukazuje, že nejen DNA a proteiny, ale také RNA mohou být uchovávány po velmi dlouhou dobu a poskytují nové poznatky o biologii druhů, které dávno vyhynuly. „Díky RNA můžeme získat přímý důkaz o tom, které geny jsou ‚zapnuté‘, což nabízí pohled na poslední chvíle života mamuta, který kráčel po Zemi během poslední doby ledové. Tyto informace nelze získat pouze z DNA,“ říká Emilio Mármol, hlavní autor studie, který dříve pracoval jako postdoktorand na Stockholmské univerzitě.
V současnosti je Mármol na Globe Institute v Kodani. Během svého působení na Stockholmské univerzitě spolupracoval s výzkumníky ze SciLifeLab a Centra pro paleo-genetiku, což je společná iniciativa mezi Stockholmskou univerzitou a Švédským muzeem přírodní historie.
Sekvenování prehistorických genů a studium toho, jak jsou aktivovány, je důležité pro porozumění biologii a evoluci vyhynulých druhů. Po léta vědci dešifrují DNA mamutů, aby poskládali jejich genom a evoluční historii. Přesto RNA, molekula, která ukazuje, které geny jsou aktivní, dosud zůstávala nedosažitelná. Dlouho se věřilo, že RNA je příliš křehká, aby přežila i několik hodin po smrti, což pravděpodobně odradilo výzkumníky od zkoumání těchto informačně bohatých molekul u mamutů a jiných dávno vyhynulých druhů.
„Měli jsme přístup k výjimečně dobře zachovalým tkáním mamutů nalezeným v sibiřském permafrostu, od kterých jsme doufali, že stále obsahují RNA molekuly zmrazené v čase,“ dodává Mármol. „Dříve jsme posunuli hranice zotavení DNA nad milion let. Nyní jsme chtěli prozkoumat, zda bychom mohli rozšířit sekvenování RNA ještě dále než v předchozích studiích,“ říká Love Dalén, profesor evoluční genetiky na Stockholmské univerzitě a v Centru pro paleo-genetiku.
Nejstarší RNA, která byla kdy sekvenována
Výzkumníci byli schopni identifikovat tkáňově specifické vzorce genové exprese v zmražených svalových zbytcích Yuky, mladého mamuta, který zemřel před téměř 40 000 lety. Mezi více než 20 000 geny, které kódují proteiny v genomu mamuta, nebyly všechny aktivní. Detekované RNA molekuly kódují proteiny se zásadními funkcemi v kontrakci svalů a metabolické regulaci ve stresových podmínkách.
„Našli jsme známky buněčného stresu, což pravděpodobně není překvapující, protože předchozí výzkum naznačil, že Yuku napadli jeskynní lvi krátce před jeho smrtí,“ říká Mármol. Výzkumníci také objevili nespočet RNA molekul, které regulují aktivitu genů ve vzorcích svalové tkáně mamuta. „RNA, které nekódují proteiny, jako jsou mikroRNA, byly jedním z nejvíce vzrušujících objevů, které jsme udělali,“ říká Marc Friedländer, docent na Katedře molekulární biosciences, Institutu Wenner-Gren na Stockholmské univerzitě a SciLifeLab.
„MikroRNA specifické pro svaly, které jsme našli v tkáních mamutů, jsou přímým důkazem o regulaci genů probíhající v reálném čase v dávných dobách. Je to poprvé, co se něco takového podařilo,“ dodává. Identifikované mikroRNA také pomohly výzkumníkům potvrdit, že výsledky skutečně pocházejí od mamutů. „Našli jsme vzácné mutace v některých mikroRNA, které poskytly jasný důkaz o jejich mamutím původu. Dokonce jsme detekovali nové geny pouze na základě důkazů RNA, což nikdy předtím v tak starých zbytcích nebylo vyzkoušeno,“ poznamenává Bastian Fromm, docent na Arktickém univerzitním muzeu Norska (UiT).
RNA molekuly mohou přežít mnohem déle, než se dříve myslelo
„Naše výsledky ukazují, že RNA molekuly mohou přežít mnohem déle, než se dříve myslelo. To znamená, že nejen že budeme moci studovat, které geny jsou ‚zapnuté‘ u různých vyhynulých zvířat, ale také bude možné sekvenovat RNA viry, jako jsou chřipkové a koronaviry, zachované v pozůstatcích z doby ledové,“ uvedl Dalén. V budoucnu doufají výzkumníci v provedení studií, které kombinují prehistorickou RNA s DNA, proteiny a dalšími zachovalými biomolekulami.
„Takové studie by mohly zásadním způsobem přetvořit naše chápání vyhynulé megafauny a dalších druhů a odhalit mnoho skrytých vrstev biologie, které zůstávaly zamrzlé v čase až do nynějška,“ uzavírá Mármol.
