04 март 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Най-старият декодиран геном принадлежи на мамут на 1 милион години

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 18 февруари 2021 в 12:01 19940
Илюстрация на степните мамути, предшестващи вълнестия мамут, базирана на генетичните знания. Кредит: Beth Zaiken/Center for Palaeogenetics

Вече е налице геном на един милион години. От зъби на мамут, запазени във вечно замръзналата почва на Източен Сибир, е извлечена най-древната ДНК в историята, измествайки границата на технологията още по-далеч в миналото.

ДНК, извлечена от три екземпляра от зъби, изкопани през 70-те години, идентифицира нов вид мамут, който е дал началото на по-късен северноамерикански вид.

Резултатите са публикувани в Nature на 17 февруари.

Що се отнася до мамутите, веднага си представяме животно, покрито с гъста и дълга коса и преследвано от смели ловци от ледниковата епоха.

Това нещата не са толкова прости. Вълнестият мамут (Mammuthus primigenius), известният ловен обект на нашите предци, е само един вид от рода на мамутите. Междувременно този род е на няколко милиона години. Той е много по-стар от последното заледяване, започнало преди 110 хилядолетия, а видът Homo sapiens е на двеста хиляди години или малко повече.

Понякога останките от тези древни същества позволяват да се проучи не само анатомията на тези удивителни животни, но и техните гени.

ДНК молекулата обаче е крехко съединение и обикновено се унищожава за максимум няколкостотин хилядолетия.

Преди това най-старият известен секвениран геном идва от кон, живял до преди 780 000 години, в днешната територия на Юкон в Канада. Новото постижение "е с голям запас най-старата ДНК, възстановена някога", заявява старши изследовател Лав Дален (Love Dalén), професор по еволюционна генетика в Центъра за палеогенетика в Стокхолм, на пресконференция във вторник.

Сега този рекорд е счупен благодарение на невероятната способност на сибирския пермафрост (вечна замръзналост) да запазва останките.

Останките от загадъчния мамут са открити близо до река Крестовка в Сибир. След изучаване на древната му ДНК, заедно с новото секвениране на геномите на два други мамути - приблизително 700 000-годишен вълнест мамут (Mammuthus primigenius) и приблизително 1 милион годишен предшественик на вълнистите мамути - учените правят изненадващо откритие: Вълнестите мамути, чифтосвани с мамут от мистериозната линия на Крестовка преди около 420 000 години, са довели до хибриден мамут, познат днес като колумбийски мамут (Mammuthus columbi).

Мамутските зъби, от които е извлечена най-старата ДНК. Кредит: CPGВодещият автор на проучването Лав Дален (вляво) и съавторът Patrícia Pečnerová (вдясно) държат бивен на мамут на остров Врангел. Кредит: Глеб Данилов Схемата показва вероятната еволюционна история на различни родове мамути. Кредит: van der Valk, T. et al. Nature (2021)

Изследователите установиха, че мамутската линия Крестовка може би е мигрирала от Сибир в Северна Америка, преминавайки през сухопътния мост Беринговия проток, преди около 1,5 милиона години.  Фосилните данни сочат, че вълнестият мамут е преминал преди около 100 000 години, но изследователите смятат, че това може да е станало по-рано, може би преди 500 000 до 400 000 години.

Бивен от вълнест мамут. Кредит: Love Dalén

Неизвестно е къде е настъпила хибридизацията, но когато се срещат, „тези две линии се хибридизират и образуват това, което сега наричаме колумбийски мамут“, обяснява водещият изследовател Том ван дер Валк (Tom van der Valk), постдокторант в Шведския природонаучен музей и Центъра по палеогенетика, на пресконференцията.

Идеята, че нови видове могат да се образуват чрез кръстосване - а не просто разделяне от един-единствен вид - придобива авторитет сред еволюционните биолози. Но това е първото доказателство за „хибридно видообразуване“ от древна ДНК, отбелязва Людовик Орландо, специалист по древни ДНК в Центъра за антропобиология и геномика на Тулуза, Франция, който е ръководел екипа секвенирал предишната най-стара древна ДНК. "Това е невероятно."

Различни видове мамути вероятно често са се кръстосвали, когато настъплението на ледниците ги е събирало. 

Как успяха да го направят

ДНК започва да се разгражда в момента, в който животното умре, така че как международният екип от учени е събрал тези три генома на мамути? Вече е картографиран генома на африканския савански слон (Loxodonta africana) и митохондриалния геном (ДНК, наследявана по майчина линия) на азиатския слон (Elephas maximus). Тези по-рано секвенирани геноми са като изображението на пъзел - слоновете са роднини на мамутите, така че техните генетични данни служат като полезна справка за геномите на мамутите.

Малките фрагменти от древна ДНК, които екипът извлича от кътниците на мамутите, са частите от пъзела. Въпреки че студеният пермафрост на Сибир помага за запазването на ДНК на мамута, бактериите и други разграждащи елементи като ензими са разбили тази ДНК на малки фрагменти, някои от които са по-малки от 35 двойки бази, „буквите“, които изграждат ДНК. С помощта на алгоритъм изследователите отхвърлят чуждата ДНК, която е замърсила мамутските проби, включително ДНК от микроби. Те също така отхвърлят и всички несигурни парчета ДНК, които изглежда се вписват в генома на мамута, но биха могли да дойдат от други животни, които са замърсили пробите.

ДРЕВНИ ГЕНОМИ

Учените за първи път секвенират ДНК, която е на повече от един милион години - от мамути. Най-старата ДНК, секвенирана преди това, датира от между 560 000 и 780 000 години.

Кредит: Nature

След като алгоритъмът анализира милиарди и милиарди парчета пъзела от ДНК, изследователите разполагат с геномите на мамута, някои по-пълни от други. Мамутът на 1,2 милиона години, Крестовка, е най-малко пълен с около 49 милиона базови двойки, "което е относително малка част от генома, но все пак повече от достатъчно, за да постави генома уверено на еволюционното дърво", заявява ван дер Валк.

Степният мамут, Adycha, който е на един милион години, е имал около 884 милиона базови двойки, или 25% до 30% от завършен геном. А 700 000-годишният вълнест мамут, Chukochya, е имал около 3,6 милиарда базови двойки, или 70% до 80% от неговия секвениран геном, обяснява ван дер Валк. Междувременно екипът успя да събере изцяло митохондриалните геноми на всеки мамут.

Митохондриалната ДНК е от ключово значение, тъй като изследователите знаят скоростта, с която се появяват мутации в митохондриалните гени, което им помага да датират пробите. Екипът също така датира мамутите въз основа на геоложките данни, като биостратиграфия (датиране на образците въз основа на възрастта на близките геоложки образувания и фосили) и палеомагнетизъм (датиращи подписи, оставени от променящото се магнитно поле на Земята в пробите).

И така, колко дълго може да оцелее древната ДНК?

Учените смятат, че е възможно да се извлекат дори по-стари геноми. „Научното предположение би било, че бихме могли да възстановим ДНК на възраст 2 милиона години и евентуално да стигнем дори до 2,6 милиона назад“, отбелязва съавторът на изследването Андерс Гьотерстрьом (Anders Götherström), професор по молекулярна археология и ръководител на съвместни изследвания в Центъра за палеогенетика. 

Справка: Million-year-old DNA sheds light on the genomic history of mammoths, van der Valk, T. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-021-03224-9 (2021).

Източници: 

Million-year-old mammoth genomes shatter record for oldest ancient DNA, Nature

Oldest sequenced DNA belonged to 1 million-year-old mystery mammoth, Live Science


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.