Исследователи из Стокгольмского университета впервые в истории успешно выделили и секвенировали молекулы РНК из шерстистых мамонтов ледникового периода. Эти последовательности РНК, найденные в тканях мамонта, пролежавших в сибирской вечной мерзлоте почти 40 000 лет, являются самыми древними из когда-либо обнаруженных. Исследование, опубликованное в журнале *Cell*, демонстрирует, что РНК, наряду с ДНК и белками, может оставаться неповрежденной в течение чрезвычайно долгих периодов и раскрывать новые детали о давно вымерших видах.
Понимание того, как функционировали и активировались доисторические гены, имеет решающее значение для изучения вымерших видов. С помощью РНК можно получить прямые доказательства того, какие гены были «включены», что позволяет заглянуть в последние моменты жизни мамонта, обитавшего на Земле во время последнего ледникового периода. Эта информация недоступна при изучении только ДНК, отмечает Эмилио Мармоль, ведущий автор исследования. Ранее работавший постдоком в Стокгольмском университете, он сейчас находится в Институте Глоуб в Копенгагене и сотрудничал с учеными SciLifeLab и Центром палеогенетики, совместной инициативой Стокгольмского университета и Шведского музея естественной истории.
Долгое время ученые анализировали ДНК мамонтов, чтобы реконструировать их геномы и эволюционные связи, однако РНК оставалась в значительной степени недоступной. Поскольку РНК быстро разрушается после смерти, многие исследователи полагали, что она не может сохраняться достаточно долго для изучения у животных, исчезнувших тысячи лет назад. «Мы получили доступ к исключительно хорошо сохранившимся тканям мамонта, извлеченным из сибирской вечной мерзлоты, которые, как мы надеялись, все еще содержали молекулы РНК, замороженные во времени», – объясняет Эмилио Мармоль.
«Мы ранее раздвинули границы извлечения ДНК за миллион лет. Теперь мы хотели исследовать, сможем ли мы расширить секвенирование РНК в более глубокое прошлое, чем это было сделано в предыдущих исследованиях», – добавляет Лов Дален, профессор эволюционной геномики Стокгольмского университета и Центра палеогенетики.
Исследователи идентифицировали отчетливые паттерны экспрессии генов в замороженной мышечной ткани Юки, юного мамонта, погибшего почти 40 000 лет назад. Из более чем 20 000 белок-кодирующих генов в геноме мамонта активной оказалась лишь часть. Обнаруженные молекулы РНК кодировали белки, участвующие в сокращении мышц и метаболических реакциях на стресс.
«Мы обнаружили признаки клеточного стресса, что, возможно, неудивительно, поскольку предыдущие исследования предполагали, что Юка был атакован пещерными львами незадолго до своей смерти», – указывает Эмилио Мармоль. Были также выявлены многочисленные молекулы РНК, участвующие в регуляции генной активности в мышцах мамонта.
«РНК, которые не кодируют белки, такие как микроРНК, были одними из самых захватывающих находок», – делится Марк Фридляндер, доцент кафедры молекулярной биологии Института Веннера-Грена при Стокгольмском университете и SciLifeLab. «Обнаруженные нами специфичные для мышц микроРНК в тканях мамонта являются прямым доказательством регуляции генов, происходящей в реальном времени в древние времена. Впервые нечто подобное было достигнуто», – подчеркивает он.
Эти микроРНК помогли подтвердить, что генетические сигналы действительно исходили от мамонтов. «Мы обнаружили редкие мутации в некоторых микроРНК, которые послужили убедительным доказательством их мамонтового происхождения. Мы даже выявили новые гены исключительно на основе данных РНК, что никогда ранее не предпринималось в таких древних останках», – отмечает Бастиан Фромм, доцент Арктического университетского музея Норвегии (UiT).
Результаты исследования показывают, что молекулы РНК могут выживать гораздо дольше, чем считалось ранее. «Это означает, что мы сможем не только изучать, какие гены «включены» у различных вымерших животных, но также станет возможным секвенировать РНК-вирусы, такие как вирусы гриппа и коронавирусы, сохранившиеся в останках ледникового периода», – заявляет Лов Дален.
В ближайшие годы команда надеется интегрировать доисторические РНК с ДНК, белками и другими сохранившимися биомолекулами. «Такие исследования могут фундаментально изменить наше понимание вымершей мегафауны, а также других видов, раскрывая многие скрытые слои биологии, которые до сих пор оставались замороженными во времени», – заключает Эмилио Мармоль.
Шерстистые мамонты когда-то бродили по ледяным равнинам Евразии и Северной Америки, будучи идеально приспособленными к жизни во время последнего ледникового периода (примерно 115 000–11 500 лет назад). С их густой шерстью, изогнутыми бивнями и внушительными размерами они паслись на обширных степях, простирающихся по всему Северному полушарию. Однако по мере потепления климата шерстистые мамонты постепенно исчезали, причем последние небольшие стада выживали на отдаленных арктических островах до 4000 лет назад.
