DNA mamuta odczytane w 80%
Paweł Szablewski | 2008-11-27
Naukowcom prowadzący badania nad DNA mamuta włochatego (Mammuthus primigenius) udało się odczytać 3,3 mld tworzących go par zasad z ponad 4 mld występujących.
Mamut włochaty należy do prehistorycznych krewniaków słoni. Cała ich grupa liczyła co najmniej kilka niezależnych gatunków, od olbrzymów jak mamut stepowy (Mammuthus trogontheri) osiągający do 5 m w kłębie, do „maluchów” jak karłowaty (Mammuthus columbi exilis) dorastających 2,5 m w kłębie. Większość z nich miały wymiary bardzo zbliżone do dzisiejszych słoni indyjskich. Ich przodkowie jako osobne linie rozeszły się około 5,5 mln lat temu. Czyli podobnie jak szympansów i ludzi. Większość gatunków mamutów nie posiadła także gęstego owłosienia w jakim ich sobie obecnie wyobrażamy.
Wyobrażenie to powstało dzięki bardzo szeroko rozpowszechnionemu mamutowi włochatemu. Jako odrębny gatunek wyodrębnił się około 750 tys. lat temu, szybko zasiedlając całą północną Europę i Azję, a około 100 tys. lat temu wkroczył do Ameryki. Osobniki były nieco większe i cięższej budowy od dzisiejszych słoni indyjskich. Osiągały do 3,5 m wysokości i 6 ton wagi. Wyróżniała je też gęsta pokrywa długich włosów, umożliwiających bytowanie w zimnym klimacie lodowcowym. W Europie wyginą około 13 tys. lat temu, nieco później w Ameryce, najdłużej uchował się w północnej Syberie, najmłodsze osobniki znane są sprzed 3,5 tys. lat. Najprawdopodobniej wyginął w wyniku nadmiernych polowań naszych przodków i zmian klimatycznych. Liczne znaleziska ich szczątków kopalnych pochodzą z całego obszaru ich występowania, często są to całe cmentarzyska. Jedno z największych (jak nie największe) jest jeszcze nie przebadane i znajduje się przy ul. Spadzistej w Krakowie, szacowane na ponad 100 osobników. Kilka następnych leży po Czeskiej stronie granicy. Najlepiej zachowane osobniki pochodzą z wiecznych zmarzlin Syberii. W 1901 roku udało się odnaleźć pierwsze szczątki mamuta z pozostałościami miękkich tkanek, skóry, włosów. Od tego czasu zainteresowanie takimi znaleziskami nie słabnie.
Prace nad odczytaniem DNA mamuta prowadził międzynarodowy zespół pod kierownictwem Stephan C. Schuster z Penn State University i przedstawił w czasopiśmie „Nature”. Ten sam zespół trzy lata wcześniej odczytał DNA mitochondrialne mamutów. Dzięki temu udało się wiele dowiedzieć o ich ewolucji i zróżnicowaniu po linii żeńskiej. Tym razem przedstawiono DNA chromosomalny zapisany w jądrze komórkowym składający się 3,3 mld par zasad. Łącznie odczytano 4,7 mld par zasad ale spora część okazała się być zanieczyszczeniami innych organizmów jak bakterie, grzyby. Jak się przypuszcza pełny opis powinien być wielkości zbliżonej do DNA współczesnych słoni, czyli zawierać około 4,1 mld par zasad. Tym samym do tej pory udało się odczytać 80% genów mamuta. Sprawne odczytanie tak znacznego obszary DNA mamuta było możliwe dzięki wykorzystaniu nowej procedery zwanej metodą 454, pozwalającą ona na pracę z bardzo krótkimi fragmentami i małymi próbami DNA.
Do badań gromadzono próby z różnych eksponatów i gatunków mamuta. Jednak najcenniejszy okazały się włosy z dwóch eksponatów datowanych na 20 i 60 tys. lat. Kora włosa zbudowana głównie z kreatyny znakomicie chroniła DNA przed zniszczeniem i zanieczyszczeniem. Pod tym względem okazała się lepsza od skóry, zmumifikowanych mięśni, a nawet kości.
Dzięki badaniom udało się ustalić, że mamuty rozeszły się na dwie niezależne rodziny około 2 mln lat temu. Jedna z grup wyginęła 45 tys. lat temu, a druga 10 tys. lat temu. Można przypuszczać, że przynajmniej pierwsza z tych grup nie wyginęła przez ludzi. Na Syberii w tym okresie naszych przodków jeszcze nie było.
Samo DNA mamutów różnie się od DNA słoni afrykańskich (będących właśnie w trakcie odczytywania) bardzo nieznacznie w około 0,6 %. Jest to znaczne zaskoczenie ponieważ DNA człowieka i szympansa ma dwukrotnie większą liczbę różnic mimo, że obie grupy gatunków rozeszły się mniej więcej w tym samym czasie. Trudno powiedzieć dlaczego genom mamutów ewoluował wolniej niż ludzi.
Analizy wykazały także bardzo małe zróżnicowane genetyczne samych mamutów. Mogło to powodować ich większą wrażliwość na działanie niekorzystnych czynników jak choroby, klimat, czy drapieżniki (ludzie). Tym samym przyczynić się do ich wymarcia.
Do prób odtworzeniem mamuta pozostał jeszcze bardzo daleka droga. Najpierw należy uzupełnić owe brakujące 20% (ma tu pomóc poznanie DNA współczesnych słoni), następnie połączyć oczytane fragmenty w odpowiedniej kolejności i zamknąć w chromosomach (na razie nikt nie wie ile miałoby być tych chromosomów i jak wyglądają – gdzie mają mieć początek, gdzie koniec, a gdzie środek). Potem pozostanie umiesić je w jądrze komórkowym i zmusić do pracy.
Niektóre z planów proponują drogę na skróty. Po kompletnym odczytaniu DNA mamuta, zmienić DNA słonia na krój jego krewniaka. Ponieważ oba gatunki są bardzo podobne wymiany wymagałby około 400 tys. par zasad. Koszt takich manipulacji powinien się zamknąć w 10 mln dolarów.
Źródło:
- eurekalert.org, 19.11.2008r., Scientists sequence woolly-mammoth genome,
- nationalgeogrphic.com, 19.11.2008r., Mammoth Genome Decoded -- Clones on the Way?,
- ScienceNowDailyNews, 19.11.2008r., Scientists Untangle Woolly Mammoth Genome,
- sciencedaily.com, 20.11.2008r., Woolly-mammoth Genome Sequenced.