Paleogenomiikan ansiosta – tieteenalasta, joka perustuu muinaisen DNA:n analysointiin – sukupuuttoon kuolleiden lajien tutkimuksessa on edistytty huomattavasti . Tällä lähestymistavalla on kuitenkin selviä rajoituksia, kun on kyse siitä, miten kudokset toimivat tai mitkä soluprosessit olivat aktiivisia sukupuuttoon kuolleessa eläimessä .
Sisältö
Tässä yhteydessä Ruotsissa tehty tutkimus on saavuttanut uraauurtavan tuloksen. Ensimmäistä kertaa tutkijat ovat onnistuneet analysoimaan sukupuuttoon kuolleen eläimen solutoimintaan liittyvää geneettistä materiaalia ylittäen pelkkän genomin sekvensoinnin rajat ja pääsemällä lähemmäksi sen biologian toiminnallista ymmärtämistä .
Uusi lähestymistapa tieteeseen: näin he onnistuivat eristämään DNA:ta sukupuuttoon kuolleesta eläimestä sen tutkimista varten.
Tutkimus, joka julkaistiin Genome Research -lehdessä, tehtiin tutkija Mark R. Friedlenderin johdolla Tukholman yliopistossa yhteistyössä useiden maan tutkimuslaitosten kanssa. Tutkimuksen kohteena oli tasmanian tiikeri eli tilacine, petoeläin, joka kuoli sukupuuttoon 1900-luvulla vuosikymmenten intensiivisen metsästyksen ja elinympäristön menetyksen seurauksena.
Viimeinen dokumentoitu yksilö kuoli vuonna 1936, ja osa sen ruumiista on säilytetty Ruotsin luonnontieteellisessä museossa, kuten kuvasta näkyy, kuivissa olosuhteissa ja huoneenlämmössä.
Toisin kuin DNA, joka osoittaa, mitkä geenit ovat olemassa, tutkijat keskittyivät RNA:han – paljon hauraampaan molekyyliin, joka heijastaa, mitkä geenit olivat aktiivisia tietyssä kudoksessa. Tällainen lähestymistapa on avain sitä, miten sukupuuttoon kuolleen eläimen solut toimivat elinaikanaan .
Tähän asti on ajateltu, että RNA ei voi säilyä niin kauan elävän organismin ulkopuolella, mutta tutkimus osoittaa, että kuivassa varastoinnissa sen kemiallinen hajoaminen voi hidastua.
Kuinka vahvistettiin, että geneettinen materiaali on peräisin tästä sukupuuttoon kuolleesta eläimestä?
Yksi tärkeimmistä tehtävistä oli todistaa, että analysoitu RNA todella kuului Tasmanian tiikerille eikä nykyajan epäpuhtauksille. Tätä varten tiimi työskenteli laboratorioissa, jotka on tarkoitettu muinaisten molekyylien tutkimiseen, ja sovelsi tiukkoja kontrolleja mahdollisen ihmisen puuttumisen havaitsemiseksi .
Tulokset osoittivat, että suurin osa sekvensseistä vastasi tunnettua tasmanian tiikerin genomin , kun taas ihmisen genomin jäljet olivat vähäisiä ja vastasivat näytteen historiallisia manipulointeja.
Lisäksi käytettiin metatranskriptio-lähestymistapaa, jonka avulla voitiin tunnistaa kaikkien näytteessä olevien RNA-molekyylien alkuperä. Tämä menetelmä auttoi erottamaan sukupuuttoon kuolleelle eläimelle ominaiset fragmentit mikrobeista tai ympäristöstä peräisin olevista fragmenteista.
Toinen keskeinen indikaattori oli molekyyleissä havaittujen kemiallisten vaurioiden tyyppi. Hajoamisen luonne vastasi odotettua vanhojen materiaalien osalta, mikä vahvisti saatujen tietojen aitouden.
Mitä kudosten analyysin tulokset osoittivat?
Tutkimus keskittyi lihas- ja ihonäytteisiin. Lihaskudoksessa voimakkaimmat signaalit tulivat geeneistä, jotka liittyvät supistumiseen ja energiankäyttöön , esimerkiksi geeneistä, jotka liittyvät hitaasti supistuviin lihassyihin. Tämä profiili vastaa näytteen anatomista sijaintia, joka otettiin lähellä lapaluuta, ja antaa suoraa toiminnallista tietoa sukupuuttoon kuolleesta eläimestä.
Ihon eristetyssä RNA:ssa vallitsivat geenit, jotka liittyvät keratiiniin, ulkoiseen suojaan tarvittavaan proteiiniin. Löydettiin myös jälkiä hemoglobiinin RNA:sta, mikä viittaa veren läsnäoloon näytteen valmistuksen aikana.
Huolimatta siitä, että iho on alttiimpi ulkoiselle saastumiselle, Tasmanian tiikerille tyypilliset sekvenssit olivat edelleen hallitsevia.
Kun tutkijat vertasivat näitä profiileja nykyisten pussieläinten ja koiraeläinten profiileihin, tulokset olivat yhdenmukaiset: iho käyttäytyi kuin iho ja lihakset kuin lihakset . Tämä rinnakkaisuus vahvistaa vanhan RNA:n hyödyllisyyden sukupuuttoon kuolleen eläimen biologian tarkemmassa tutkimuksessa.
Tämän ruotsalaisen löydön tieteelliset seuraukset
Yksi työn tärkeimmistä näkökohdista oli mikro-RNA:n tunnistaminen — pienet säätelevät molekyylit, jotka vaikuttavat proteiinisynteesiin.
Saadun RNA:n ansiosta tutkijat laajensivat merkittävästi Tasmanian tiikerin tunnettujen mikro-RNA:iden luetteloa ja tunnistivat jopa tämän lajin spesifisen variantin, jota ei voida vahvistaa pelkästään DNA:n avulla.
Lisäksi saadut tiedot mahdollistivat sukupuuttoon kuolleen eläimen genomin annotoinnin parantamisen paljastamalla alueita, jotka olivat jääneet huomaamatta aiemmissa tutkimuksissa.
Tämä helpottaa luotettavampaa vertailua nykyisin elävien lajien kanssa ja vähentää virheiden määrää tulevissa tutkimuksissa.
Analyysin aikana löydettiin myös jälkiä muinaisista RNA-viruksista , vaikka kirjoittajat korostavatkin varovaisuuden tarvetta. Jos nämä tulokset vahvistuvat muissa tutkimuksissa, museot voivat yllättäen muuttua virusevoluution arkistoiksi.
Täten tämä edistys osoittaa, että sukupuuttoon kuolleiden eläinten molekyylitutkimukset eivät rajoitu geneettiseen menneisyyteen, vaan voivat tarjota kattavamman kuvan niiden biologisesta toiminnasta.
