Ученые впервые извлекли древнюю РНК из шерстистого мамонта возрастом 40 000 лет

Одна из ног Юки, демонстрирующая исключительную сохранность нижней части ноги после удаления кожи, что позволило восстановить древние молекулы РНК. Фото: Валерий Плотников.

Исследователям из Стокгольмского университета впервые удалось успешно выделить и секвенировать молекулы РНК из шерстистых мамонтов ледникового периода. Эти последовательности РНК являются самыми древними из когда-либо восстановленных и происходят из тканей мамонта, сохранившихся в сибирской вечной мерзлоте почти 40 000 лет.

Исследование, опубликованное в журнале Cell, показывает, что не только ДНК и белки, но и РНК могут сохраняться в течение очень длительных периодов времени и давать новое представление о биологии видов, давно вымерших.

«С помощью РНК мы можем получить прямое доказательство того, какие гены «включены», предлагая взгляд на последние моменты жизни мамонта, который ходил по Земле во время последнего ледникового периода. Это информация, которую нельзя получить только из ДНК», — говорит Эмилио Мармол, ведущий автор исследования.

Секвенирование доисторических генов и изучение того, как они активируются, важно для понимания биологии и эволюции вымерших видов. РНК, молекула, которая показывает, какие гены активны, до сих пор оставалась недосягаемой. Устоявшееся мнение, что РНК слишком хрупка, чтобы пережить даже несколько часов после смерти, вероятно, отпугивало исследователей от изучения этих богатых информацией молекул у мамонтов и других давно вымерших видов.

Самая древняя РНК из когда-либо секвенированных

Исследователи смогли идентифицировать тканеспецифичные паттерны экспрессии генов в замороженных остатках мышц Юки — молодого мамонта, который погиб почти 40 000 лет назад. Среди более чем 20 000 белков-кодирующих генов в геноме мамонта были активны далеко не все. Обнаруженные молекулы РНК кодируют белки с ключевыми функциями в мышечном сокращении и метаболической регуляции при стрессе.

«Мы обнаружили признаки клеточного стресса, что, возможно, неудивительно, поскольку предыдущие исследования предполагали, что на Юку незадолго до его смерти напали пещерные львы», — говорит Мармол.

Исследователи также обнаружили множество молекул РНК, которые регулируют активность генов в образцах мышц мамонта.

«РНК, которые не кодируют белки, такие как микроРНК, были одними из самых захватывающих находок, которые мы получили. Мышечно-специфичные микроРНК, которые мы нашли в тканях мамонта, являются прямым доказательством регуляции генов, происходившей в реальном времени в древние времена. Это первый случай, когда что-то подобное было достигнуто», — говорит Марк Фридлендер, доцент кафедры молекулярных бионаук Стокгольмского университета.

Обнаруженные микроРНК также помогли исследователям подтвердить, что находки действительно принадлежат мамонтам.

«Молекулы РНК могут выживать гораздо дольше, чем считалось ранее»

«Наши результаты демонстрируют, что молекулы РНК могут выживать гораздо дольше, чем считалось ранее. Это означает, что мы сможем не только изучать, какие гены «включены» у разных вымерших животных, но и станет возможным секвенировать РНК-вирусы, такие как вирусы гриппа и коронавирусы, сохранившиеся в останках ледникового периода», — говорит Лове Дален, профессор эволюционной геномики Стокгольмского университета.

В будущем исследователи надеются провести исследования, сочетающие доисторическую РНК с ДНК, белками и другими сохранившимися биомолекулами, что может коренным образом изменить наше понимание вымершей мегафауны.