Išnykusių gyvūnų tyrimai žymiai pažengė į priekį dėka paleogenomikos, mokslo disciplinos, pagrįstos senovinės DNR analize. Tačiau šis metodas turi akivaizdžių ribotumų, kai kalbama apie supratimą, kaip veikė audiniai arba kokie ląstelių procesai vyko išnykusio gyvūno organizme.
Šiame kontekste tyrimas pasiekė proveržio rezultatą. Pirmą kartą pavyko išanalizuoti genetinę medžiagą, susijusią su išnykusio gyvūno ląstelių veikla, o tai leido mums peržengti paprasto genomo sekvenavimo ribas ir pereiti prie funkcinio jo biologijos skaitymo.
Naujas požiūris į mokslą: kaip pavyko išgauti išnykusio gyvūno DNR tyrimams
Šis darbas, paskelbtas žurnale „Genome Research“, buvo atliktas vadovaujant Stokholmo universiteto mokslininkui Markui R. Friedlanderui bendradarbiaujant su keliais šalies mokslo centrais. Tyrimo objektas buvo Tasmanyos tigras arba tilacinas, plėšrus gyvūnas, kuris išnyko XX a. po dešimtmečių intensyvios medžioklės ir buveinės praradimo.
Paskutinis užregistruotas egzempliorius mirė 1936 m., o jo kūno dalis buvo išsaugota gamtos istorijos muziejuje, kaip matyti pateiktame paveikslėlyje, sausoje vietoje ir kambario temperatūroje.
Skirtingai nuo DNR, kuri rodo, kokie genai egzistuoja, mokslininkai sutelkė dėmesį į RNR, trapesnę molekulę, kuri atspindi, kokie genai buvo aktyvūs tam tikrame audinyje. Šis požiūris svarbus norint suprasti, kaip išnykusio gyvūno ląstelės funkcionavo, kai jis buvo gyvas.
Iki šiol buvo manoma, kad RNR negali išlikti taip ilgai už gyvo organizmo ribų, tačiau tyrimai rodo, kad sausas konservavimas gali sulėtinti jos cheminį skilimą.
Kaip buvo patvirtinta, kad genetinė medžiaga priklauso šiam išnykusiam gyvūnui?
Vienas iš pagrindinių uždavinių buvo įrodyti, kad analizuota RNR tikrai priklausė tilacinui, o ne šiuolaikiniams teršalams. Tam komanda dirbo laboratorijose, įrengtose senovinių molekulių tyrimams, ir taikė griežtą kontrolę, kad būtų galima atsekti galimą žmogaus įsikišimą.
Rezultatai parodė, kad dauguma sekų atitiko žinomą tilacino genomą, o žmogaus įsikišimo pėdsakai buvo minimalūs ir atitiko istorinę mėginių apdorojimo praktiką.
Be to, buvo naudojamas metatranskriptomikos metodas, leidžiantis identifikuoti visų mėginyje esančių RNR molekulių kilmę. Šis metodas padėjo atskirti išnykusio gyvūno fragmentus nuo mikrobiologinės ar ekologinės kilmės fragmentų.
Kitas svarbus rodiklis buvo molekulėse aptikti cheminiai pažeidimai. Degradacijos modelis atitiko modelį, būdingą senoviniams medžiagoms, o tai patvirtino gautų duomenų autentiškumą.
Ką parodė audinių analizė?
Tyrimas buvo sutelktas į raumenų ir odos mėginius. Raumenų audiniuose stipriausi signalai buvo susiję su susitraukimu ir energijos naudojimu, pavyzdžiui, su lėtais raumenų skaidulomis. Šis profilis atitinka anatominę mėginio, paimto netoli mentės, padėtį ir suteikia tiesioginės funkcinės informacijos apie išnykusį gyvūną.
Iš odos audinių išgautoje RNR dominavo genai, susiję su keratinu, baltymu, reikalingu išorinei apsaugai. Taip pat buvo rasta hemoglobino RNR pėdsakų, o tai rodo, kad mėginio paruošimo metu jame buvo kraujo.
Nors oda yra labiau pažeidžiama išorės teršalų, tilacino sekos vis dėlto sudarė daugumą.
Kai mokslininkai palygino šiuos profilius su šiuolaikinių kengūrų ir šunų profiliais, rezultatai buvo nuoseklūs: oda elgėsi kaip oda, o raumenys – kaip raumenys. Šis paraleliškumas patvirtina senovinės RNR naudą tikslesniam išnykusio gyvūno biologijos tyrimui.
Atradimo mokslinė reikšmė
Vienas iš svarbiausių šio darbo aspektų buvo mikroRNR identifikavimas, mažų reguliuojančių molekulių, kurios daro įtaką baltymų gamybai.
Dėka atkurto RNR, mokslininkai žymiai išplėtė žinomų tilacino mikroRNR katalogą ir netgi identifikavo šiai rūšiai būdingą variantą, kurio neįmanoma patvirtinti tik DNR pagalba.
Be to, duomenys pagerino išnykusio gyvūno genomo anotaciją, nustatydami regionus, kurie nebuvo pastebėti ankstesniuose tyrimuose. Tai palengvina patikimesnius palyginimus su šiuolaikinėmis rūšimis ir sumažina klaidų skaičių būsimuose tyrimuose.
Analizė taip pat aptiko senovinių RNR virusų pėdsakų, nors autoriai pabrėžia, kad reikia elgtis atsargiai. Jei šie rezultatai bus patvirtinti kituose tyrimuose, muziejai gali tapti netikėtais virusų evoliucijos archyvais.
Šis atradimas rodo, kad molekuliniai tyrimai išnykusių gyvūnų neapsiriboja genetine praeitimi, bet gali suteikti išsamesnį supratimą apie jų biologinį funkcionavimą.
