محققان نخستین بار موفق به بازسازی سه‌بعدی کروموزوم‌های ماموت‌ها شدند

یک قطعه پوست متعلق به ماموتی که در خاک یخ‌زده به دام افتاده، به دانشمندان این امکان را داده تا به یک موفقیت حیرت‌آور دست یابند. این پوست که به یک ماموت پشمالو تعلق دارد، نه‌تنها ژنوم این موجود، بلکه طرح سه‌بعدی کروموزوم‌های آن را نیز به‌طور کامل بازسازی کرده‌اند.

DNA موجود در این نمونه از لحاظ طول به‌طرز شگفت‌انگیزی یک میلیون‌بار بزرگ‌تر از تکه‌های DNA موجود در فسیل‌های پیشین است. این نخستین بار است که پژوهشگران موفق به شناسایی کاریوتایپ یک نمونه باستانی شده‌اند. کاریوتایپ به فرایندی اطلاق می‌شود که در آن شکل کروموزوم‌های سلول‌های یک موجود زنده به تصویر کشیده می‌شود.

آخرین ماموت پشمالو قریب به چهار هزار سال پیش منقرض گردید. دانشمندان طی دهه‌های متوالی با مطالعه بر روی بقایای این حیوانات به کشف زوایای نوینی از زندگی و تاریخچه آن‌ها پرداخته‌اند. خوشبختانه، ماموت‌ها در نواحی سرد سیر می‌کردند و بسیاری از این بقایا در مناطق یخ‌زده به دست می‌آید. این نواحی همچون فریزرهای طبیعی، مقادیر زیادی از مواد ژنتیکی این موجودات را حفظ کرده‌اند.

در سال ۲۰۱۸، بقایای یک ماموت پشمالوی ماده در شرایط تند هوای سیبری یافت شد که شامل نه تنها استخوان‌ها، بلکه بافت پوست نیز می‌شد. پژوهشگران به سرعت متوجه شدند این نمونه می‌تواند به حداکثر میزان مواد ژنتیکی در اختیارشان قرار دهد.

این امر به این دلیل است که این جانور بلافاصله پس از مرگ به‌صورت خشک منجمد شده بود. در این پروسه، آب بدن آن به حالت بخار درآمده و مواد باقی‌مانده منجمد می‌شوند. این فرایند منجر به ایجاد بافت‌هایی به شکل شیشه می‌شود.

پروسه انجماد خشک موجب حفظ کامل سلول‌ها و آرایش سه‌بعدی بخش‌های DNA به مدت ده‌ها هزار سال شده است. به عبارت دیگر، ساختار کروموزوم‌های ماموت به هیچ‌وجه دچار آسیب نشده است. به همین دلیل، این فسیل قادر است بیشترین اطلاعات ژنتیکی را در مقایسه با تمام فسیل‌های قبلی ماموت‌ها فاش کند.

بازسازی کروموزوم‌های ماموت پشمالو

ژنوم کامل یک موجود زنده، توالی‌ای متشکل از میلیاردها نوکلئوتید است که به یکدیگر پیوند می‌خورند و انواع پلیمرهای طولانی از DNA دوشاخه را تشکیل می‌دهند. این مولکول‌های رشته‌ای درهم پیچیده شده و ساختارهایی به نام کروموزوم‌ها را می‌سازند. به این ترتیب، ژنوم می‌تواند در هسته یک سلول جای بگیرد و در عین حال، توالی‌های حساس در حفاظت باشند و بیان ژن ساده‌تر شود.

هر کروموزوم می‌تواند صدها میلیون جفت پایه را در خود جای دهد. اما حتی در فسیل‌هایی که به‌خوبی حفظ شده‌اند، کروموزوم‌ها به‌سرعت دچار شکستگی می‌شوند و تکه‌هایی با کمتر از ۱۰۰ جفت پایه ایجاد می‌نمایند.

پژوهشگران موفق شدند از یک قطعه پوست که از پشت گوش ماموت برداشت شده بود، با بهره‌گیری از تکنیکی به نام Hi-C تکه‌های پازل را کنار هم قرار دهند. این فرایند طاقت‌فرسا سال‌ها به طول انجامید. اما در نهایت، آن‌ها توانستند نقشه‌ای از DNA ماموت پشمالو را تهیه نمایند.

از جمله دستاوردهای این تحقیق، معلوم شد که ماموت پشمالو دارای ۲۸ جفت کروموزوم بوده است. این اولین بار است که شمارش جفت‌های کروموزوم یک موجود منقرض‌شده انجام می‌گیرد. این عدد منطقی به نظر می‌رسد؛ زیرا فیل‌ها که نزدیک‌ترین خویشاوندان ماموت‌ها محسوب می‌شوند نیز ۲۸ جفت کروموزوم دارند.

شناخت شکل کروموزوم‌های این موجودات می‌تواند به بازسازی توالی کل DNA آن‌ها منجر شود؛ بنابراین، دانشمندان قادر به دستیابی به اطلاعات جدیدی خواهند بود که پیش از این در دسترس نبود.

برای مثال، ژن‌های فعال و غیرفعال معمولاً در نواحی مجزایی در هسته‌ی سلول قرار دارند که به پدیده‌ی «بخش‌بندی کروموزومی» شناخته می‌شود. پژوهشگران با مقایسه این بخش‌بندی‌ها در ماموت‌ها و فیل‌ها می‌توانند به شباهت‌ها و تفاوت‌های کلیدی این دو موجود پی ببرند.

نتایج این پژوهش در نشریه Cell منتشر شده است.

منبع: دیجیاتو