0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ученые успешно извлекли РНК из мумии волка, умершего 14 000 лет назад

Ученые успешно извлекли РНК из мумии волка, умершего 14 000 лет назад

Биологи расшифровали РНК волка, пролежавшего 14 тысячелетий в вечной мерзлоте Сибири. Этот рекорд открывает новые горизонты перед наукой о вымерших животных.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале PLOS Biology учёными из Дании, России, Бельгии и Германии.

Расшифровкой ДНК вымерших животных в наше время никого не удивишь. Но РНК – совсем другое дело. Эта молекула быстро разлагается, поэтому её крайне редко удаётся извлечь, а тем более «прочитать» (секвенировать), когда речь идёт об археологических и палеонтологических находках.

Между тем РНК несёт важную информацию. Анализ ДНК показывает, какие гены были у живого существа, но важно ещё узнать, какие из них работали, а какие «молчали». Чтобы понять, как много от этого зависит, достаточно вспомнить, что все клетки организма имеют одну и ту же ДНК. Между тем одни из них – костные, другие – мышечные, третьи – нервные и так далее. Определяется это многообразие именно тем, какие гены активны в каждой конкретной клетке.

Функционирование гена заключается в том, что по его «образу и подобию» синтезируется РНК (а по образцу РНК – белок). Поэтому, желая выяснить, какие гены активны в тех или иных клетках, учёные секвенируют РНК.

Насколько древние молекулы учёным удалось проанализировать до нынешней работы? Как утверждает издание New Atlas, самая древняя секвенированная РНК нашлась в маисе возрастом 700 лет. Из тканей знаменитого ледяного человека Эци, погибшего 5300 лет назад, также была выделена РНК, но её не удалось секвенировать.

Новая работа многократно перекрыла оба рекорда. В ней речь идёт о расшифровке РНК волка (или собаки) возрастом 14300 лет.

Она принадлежит так называемому щенку Тумата. Был ли этот зверь диким или уже успел подружиться с человеком, не установлено (напомним, что собака – это одомашненный волк).

Чтобы убедиться, что РНК восстановлена правильно, биологи проделали ту же процедуру с останками волков, умерших в XIX и XX веке. Все три образца имели многочисленные специфические признаки, характерные для «волчьей» РНК.

Этот успех означает, что РНК такого возраста поддаётся расшифровке, когда речь идёт о хорошо сохранившихся останках. Это значит, что впереди у палеонтологов может быть множество открытий, связанных с работой генов древних животных, а быть может, и людей.

Киндер-сюрприз

В мумии литовского ребенка нашли смертоносный вирус оспы

Кадр: фильм «Мумия»

В склепе литовской церкви в прошлом году нашли мумию ребенка, погибшего в XVII веке от черной оспы. Ученым из Макмастерского университета удалось обнаружить в ней старейший из известных образцов вируса натуральной оспы и расшифровать ДНК вируса, что позволит пролить свет на историю эпидемий и эволюцию инфекции. Статья генетиков опубликована в журнале Current Biology.

Оспа — чрезвычайно заразная инфекция: летальность болезни достигает 90 процентов, а у выживших на коже после язв остаются многочисленные рубцы. Только в XX веке вирус Variola major, чаще всего вызывавший оспу, унес жизни 300-500 миллионов человек. Сейчас оспа считается побежденным заболеванием: последний случай заражения был зарегистрирован 26 октября 1977 года в Сомали. Избавиться от инфекции на глобальном уровне удалось с помощью массовой вакцинации, на которую с 1967-го по 1979 годы потратили около 300 миллионов долларов США.

Свидетельства того, что оспа была бичом для древних людей, были получены при изучении египетских мумий, возраст которых достигает 3-4 тысяч лет. Ученые обнаружили, что некоторые тела были покрыты рубцами, аналогичными тем, что появляются на коже больных. Однако результаты нового исследования ставят эти выводы под сомнение.

Группа ученых под руководством генетика Хенрика Пойнара, известного своими работами по извлечению ДНК патогенных организмов из останков древних людей, сумела восстановить геном Variola major из отдельных фрагментов генетического материала. Для этого они прибегли к методу гибридизационного обогащения: использовали РНК-приманки (англ. RNA baits) — небольшие молекулы РНК, которые служат для захвата определенных цепочек ДНК. В данном случае в качестве РНК-приманок применялись закрепленные на специальном микрочипе последовательности, характерные для вируса натуральной оспы. Они позволили выделить только тот генетический материал, что принадлежал вирусу, а не умершему ребенку, из мумии которого была извлечена ДНК.

Полученных фрагментов оказалось достаточно, чтобы реконструировать весь геном древнего штамма вируса и сравнить его с геномами штаммов, которые поражали людей в XX веке. Ученые пришли к выводу, что все изученные образцы происходят от одного предка, возникшего в период с 1588-го по 1645 год, совпадающий с открытием Нового Света, его освоением и колонизацией.

Мумия из склепа литовской церкви

Читать еще:  Что такое депрессия и зачем ее лечить?

Фото: Kiril Cachovski of the Lithuanian Mummy Project, 2015

«Поскольку у нас есть временная шкала (эволюции вирусов — прим. «Ленты.ру»), мы можем выяснить, являются ли реальными ранее задокументированные исторические свидетельства существования оспы, восходящие к Рамзесу V, а также датированные вплоть до 1500 года, — говорит Пойнар. — Это действительно могли быть случаи заболевания оспой, но их легко можно спутать с корью или ветрянкой».

Ученые также смогли определить различные периоды вирусной эволюции. В качестве одного из наиболее ярких примеров развития Variola major можно привести вакцину против вируса, разработанную английским врачом Эдвардом Дженнером. В 1796 году исследователь произвел успешный опыт прививания коровьей оспы восьмилетнему мальчику: ребенок переболел легкой формой заболевания, благодаря чему оказался невосприимчив к черной оспе. После этого вакцинация стала распространенным способом борьбы с инфекцией. Однако это привело к тому, что вирус разделился на два штамма: смертельный Variola major и Variola minor, поражающий преимущественно детей в Западной Африке.

Рука мумии ребенка

Фото: Kiril Cachovski of the Lithuanian Mummy Project, 2015

Биологи надеются, что в будущем смогут найти другие образцы вирусов оспы, которые заражали людей в Европе, и сравнить их ДНК с геномом вируса из Литвы. Это позволит в полной мере изучить эволюцию инфекции и выяснить ее происхождение. Исследователи уже знают, что оспа ведет свою историю примерно с 1650 года, однако остаются некоторые вопросы. Например, неизвестно, как именно вирус научился заражать людей и какой вид животного был раньше его хозяином.

Склеп, где нашли мумию

Фото: Kiril Cachovski of the Lithuanian Mummy Project, 2015

Оспа была почти полностью уничтожена, но образцы вируса до сих пор содержатся в хранилищах лабораторий в российском научном центре «Вектор» и американских Центрах по контролю и профилактике заболеваний. Считается, что это единственные места, где возбудители смертельного заболевания все еще существуют, однако Всемирная организация здравоохранения рассматривает вопрос об уничтожении коллекций.

Проблема в том, что сохраняется возможность возвращения инфекции, поэтому руководство центров считает решение об окончательном избавлении от вируса преждевременным. В 2014 году в институте здравоохранения в Мэриленде случайно была найдена коробка с содержащими оспу пробирками. Поскольку нет уверенности, что этот случай единичен, исследования вируса должны продолжаться, в том числе и те, что помогают проследить его эволюцию.

Анализ ДНК почти 100 египетских мумий шокировал учёных всего мира

Немецкие ученые из института Макса Планка (Max Planck Institute for the Science of Human History) и Университета Тюбингена (University of Tuebingen) частично восстановили геном 90 египетских мумий, возрастом от 3500 до 1500 лет. Проанализировали его. И пришли к выводу: древние египтяне не были африканцами. Одни были турками, другие — выходцами из южной Европы и из мест, где сейчас находятся Израиль, Иордания, Сирия, Ливан, Грузия и Абхазия.


Одна из мумий, геном которой проанализировали немцы.


В Университете Тюбингена ищут, откуда бы извлечь ДНК: в руках исследовательницы челюсть древнего египтянина.


Народы, которые сформировали цивилизацию древнего Египта.

Чуть раньше аналогичные исследования провели биологи из генеалогического центра iGENEA, расположенного в Цюрихе. Они анализировали генетический материал, извлеченный всего из одной мумии. Но зато самого фараона Тутанхамона. Его ДНК добыли из костной ткани — конкретно из левого плеча и левой ноги.

Специалисты iGENEA сравнили геном мальчика-фараона и современных европейцев. И обнаружили: многие из них — родственники Тутанхамона. В среднем половина европейских мужчин — «тутанхамоны». А в некоторых странах их доля доходит до 60-70 процентов — как, например, в Великобритании, в Испании и во Франции.

ДНК сравнивали по так называемым гаплогруппам — характерным наборам фрагментов ДНК, которые передаются из поколения, сохраняясь почти в неизменном виде. Родственников фараона «выдала» общая гаплогруппа под названием R1b1a2.

Ученые подчеркивают: тутанхамонская R1b1a2, столь распространенная среди европейских мужчин, весьма редко встречается у современных египтян. Доля ее носителей у них не превышает одного процента.

— Не правда ли, очень интересно, что Тутанхамон генетический европеец, — удивляется Роман Шольц (Roman Scholz), директор центра iGENEA.

Генетические исследования швейцарцев и немцев еще раз подтвердили: современные египтяне, в общей своей массе, это не деградировавшие потомки фараонов. Просто они не имеют с ним — своими древними правителями — почти ничего общего. Что в некотором роде, объясняет особенности египетского общества.

Сами же фараоны — не местные.

— Полагаю, что общий предок египетских царей и европейцев жил на Кавказе примерно 9500 лет назад, — сообщил Шольц. — Около 7 тысяч лет назад его прямые потомки расселились по Европе. A кто-то добрался до Египта и выбился в фараоны.

Получается, однако, что, начиная с пра-пра-дедов, предки Тутанхамона, да и он сам были лицами кавказской национальности.

Придет время и они оживут. Как и хотели

Йоханнес Краузе (Johannes Krause), палеогенетик из университета Тюбингена сообщил в журнале Nature Communications, что геном трех мумий из 151 одной, с которыми работали немецкие исследователи, удалось восстановить полностью. Их ДНК хорошо сохранилась. Дожила до наших дней, как выразился ученый. Сохранилась, несмотря на жаркий египетский климат, высокую влажность в местах погребения и химические вещества, использованные для бальзамирования.

Читать еще:  Пациенты с целиакией смогут забыть про диету в 2021 году

Восстановление генома сулит — пусть в отдаленной перспективе — восстановление и его владельца. Путем клонирования. Что вполне устроит древних египтян, которые рассчитывали как-нибудь и когда-нибудь восстать из мертвых. Ради этого они и становились мумиями. Словно бы предвидели, что останки плоти и костей пригодятся.

Тутанхамон неплохо сохранился, чтобы когда-нибудь вернуться из царства мертвых.

Как оживить мамонта

Шерстистый мамонт

Вымерли примерно 10 тыс. лет назад

Ученые — народ серьезный и прагматичный. Не стоит думать, что претендентов на клонирование они выбирают из числа любимчиков. Нет, исследователи анализируют, какую пользу воскрешенный вид может принести нынешней экосистеме. Если животное будет способствовать ее стабилизации и улучшению, ему дают шансы на возвращение из небытия.

Взять, например, шерстистого мамонта (Mammuthus primigenius) и его соседей, живших 2 млн — 10 тыс. лет назад. С вымиранием этих гигантов, а также шерстистых носорогов, древних бизонов и косуль исчезли и богатейшие цветущие мамонтовые степи, на которых кормились и другие крупные травоядные: дикие лошади, овцебыки, лоси. Сейчас на севере нашей страны, где обитали все эти животные, простирается голая тундра. Последний ледниковый период сгубил не только мегафауну, но и флору.

Кажется, идея воскресить мамонтов витала в воздухе с того момента, как было установлено, что они вымерли. Но недавно идея стала воплощаться в жизнь. В 2008 году группа российских генетиков расшифровала последовательность митохондриальной ДНК (митохондрии — обязательный компонент каждой клетки животных и растений наряду с клеточным ядром, аппаратом Гольджи, рибосомой, лизосомой и пр.), выделенной из ископаемых останков шерстистого мамонта. А в 2011 году международная команда под руководством Уэбба Миллера и Стефана Шустера из Пенсильванского университета (США) восстановила 70% ДНК мамонта. В 2015 году гарвардский профессор Джордж Черч успешно пересадил некоторые гены мамонта в ДНК африканского слона. Сейчас работами по клонированию шерстистого мамонта занимается большая коллаборация ученых из России, США, Южной Кореи и Японии. Положительных результатов пока нет, но, наблюдая упорство исследователей, можно хотя бы надеяться на успех.

Еще большую надежду на воскрешение мамонта вселяет тот факт, что в Якутии последние 20 лет для этого зверя готовят дом — восстанавливают растительное разнообразие мамонтовых степей. Проект под названием «Плейстоценовый парк» запустил в 1997 году российский эколог, директор Северо-Восточной научной станции РАН Сергей Зимов.

Время от времени исследователи обсуждают необходимость возвращения еще одного представителя плейстоценовой мегафауны — шерстистого носорога (Coelodonta antiquitatis). Но его клонированием пока никто всерьез не занимается.

Странствующий голубь

В 1914 году погибла последняя особь

Открытия палеонтологов свидетельствуют, что эти птицы из семейства голубиных застали мамонтов: самым древним останкам не меньше 100 тыс. лет. Странствующие голуби (Ectopistes migratorius) пережили многое: климатические изменения, вымирание мегафауны. Обитали они исключительно на территории современной Северной Америки, то есть были ее эндемиками. Ученые предполагают, что до XVII века, пока не началась колонизация североамериканских земель, популяция этих птиц исчислялась миллиардами особей.

Поселенцы, распробовав нежное мясо странствующих голубей, стали массово их истреблять. Свою роль в исчезновении вида сыграла и масштабная вырубка лесов, в которых гнездились пернатые, а также уничтожение главной голубиной еды — американских каштанов. К началу XX столетия в природе этих птиц фактически не осталось, а в 1914 году умерла последняя голубка по имени Марта, жившая в зоопарке американского города Цинциннати.

Сейчас в Калифорнии независимая научно-исследовательская организация Revive and Restore («Возродить и восстановить»), созданная с целью воскрешения исчезнувших видов, трудится над клонированием странствующего голубя. Для основателя организации, эволюционного биолога и эколога Бэна Новака это приоритетный проект (Revive and Restore параллельно клонирует несколько видов истребленных животных): первую особь он обещает предъявить миру в 2025 году.

Маврикийский дронт, или додо

Истреблены в 1680-е годы

Образ этой птицы, обитавшей исключительно на острове Маврикий, многим знаком по сказке Льюиса Кэрролла «Алиса в Стране чудес». Главная героиня встречает существо по имени Додо у Cлезного пруда и удивляется его заумной речи, сбивчивой и перегруженной терминами. В иллюстрациях Джона Тенниела к первому изданию книги новый знакомый Алисы изображен в виде птицы с грузным телом, большими лапами, крошечными крыльями и мощным клювом, расширяющимся к середине, загнутым и заостренным на самом кончике. Именно таким маврикийский дронт (Raphus cucullatus) запечатлен и в эскизах голландских колонизаторов, прибывших на Маврикий в конце XVI века. Их иллюстрации и дневниковые записи — первые документальные свидетельства существования додо.

Как и странствующие голуби, дронты вызывали у поселенцев чисто гастрономический интерес, о чем свидетельствуют сохранившиеся записи в судовых журналах и дневниках. «Птица эта настолько крупная, что за раз мы не могли съесть ее целиком, остатки мяса приходилось засаливать», — не то сетовал, не то радовался моряк Уильям ван Уэст-Замен.

Дронты и правда были крупными: высота некоторых особей достигала метра, вес — 17 килограмм. Истребили этих птиц быстро, ведь они были легкой добычей: не имели естественных врагов и близко подпускали людей. Поспособствовали исчезновению и завезенные моряками домашние животные — собаки и свиньи, которые ворошили гнезда додо и лакомились их яйцами. Согласно современным исследованиям, последние особи маврикийского дронта погибли в конце XVII века.

Читать еще:  В США создают вакцину от наркомании

В начале нулевых британские и американские ученые под руководством молекулярного биолога и генетика, профессора эволюционной биологии Бет Шапиро занялись расшифровкой генома додо. Работы ведутся на базе Оксфордского университета, в качестве биоматериала используются высушенные головы додо из коллекции оксфордского Музея истории природы. Пока ученые лишь частично восстановили ДНК птицы и начали сличать ее гены с ДНК современных пернатых — потенциальных родственников дронта. Это важно, ведь восстановить вид можно только внедрив его гены в яйцеклетку живого организма из общего семейства. Сенсационных результатов еще не было.

Вересковый тетерев

Последняя особь умерла в 1932 году

Вересковый тетерев (Tympanuchus cupido cupido) походил на нынешних тетеревов, но был меньше — размером с домашнюю курицу. Когда-то эта птица обитала почти на всей территории современных Соединенных Штатов. Согласно записям, оставшимся от колонистов, мясо верескового тетерева было чрезвычайно вкусным, а самих птиц — невероятно много: ежедневно их забивали сотнями, а то и тысячами. Тушки продавали почти за бесценок. Однако решающую роль в истреблении вида сыграл, похоже, не человек, а завезенная им вместе с курицами смертельная птичья болезнь гистомоноз — некроз печени и кишечника, вызываемый простейшими Histomonas meleagridis.

К концу XIX века осталось около двух сотен особей, и то лишь на малонаселенном острове Мартас-Винъярд (сейчас входит в состав штата Массачусетс, США). Пытаясь исправить ситуацию и нарастить популяцию вересковых тетеревов, американцы создали на этом острове заповедник, но их усилия оказались тщетны: в 1932 году умерла последняя особь.

Основные работы по клонированию пернатого проводят ученые из Revive and Restore. Для них воскрешение верескового тетерева — второй по приоритетности проект после странствующего голубя. Так что у этой птички тоже есть шансы вернуться.

Бескрылая гагарка

Последние представители уничтожены в 1850-х годах

Единственная нелетающая птица из семейства чистиковых, к которому относится немало современных морских пернатых: тупики, чистики, люрики, конюги и др. Обитала бескрылая гагарка (Pinguinus impennis) вдоль северных вод Атлантического океана (на побережье Северо-Востока США, Канады, Гренландии, Исландии, Фарерских островов, Норвегии). Своим строением, неповоротливостью, черно-белой окраской напоминала пингвинов. Ученые долго спорили об их родстве. Однако в 2002 году, когда была расшифрована митохондриальная ДНК бескрылой гагарки, стало очевидно, что эта птица — выходец совсем из другого семейства.

В эпоху Великих географических открытий пух и яйца бескрылой гагарки были очень востребованы у европейцев. К XIX веку популяция птиц сильно сократилась, а чучела заметно выросли в цене у коллекционеров, что спровоцировало новый виток насилия в отношении гагарок. Помогали людям в истреблении птиц и их естественные враги: касатки и белые медведи. Есть версия, что последних особей, обитавших близ канадского острова Ньюфаундленд, в 1850-е годы нашли и уничтожили браконьеры.

Воскресить это животное пытаются несколько научных групп из США и Европы при поддержке все той же организации Revive and Restore.

Букардо

Официально вид признали вымершим в 2000 году

Букардо (Capra pyrenaica pyrenaica) — вымерший подвид пиренейского горного козла. Обитали эти животные на севере Пиренейского полуострова (Испания). Их исчезновению, вероятно, способствовали сразу несколько факторов: браконьерство, ухудшение экологии и конкуренция за пищу с одомашненными копытными.

Последняя особь по кличке Селия умерла в 2000 году в испанском национальном заповеднике, расположенном в провинции Уэска. Однако ученые из Исследовательского центра сельского хозяйства и технологий Арагона сохранили генетический материал Селии и в 2009 году попытались создать ее клона. Шансы на успех были велики, ведь генетикам не надо было долго и мучительно выявлять ближайших родственников — в качестве суррогатных матерей взяли самок двух других подвидов пиренейского козла.

Испанские биологи создали 439 эмбрионов и имплантировали их в матки 57 коз. Беременность наступила у семи самок, но лишь одна смогла выносить детеныша. К сожалению, козленок умер через несколько минут после рождения. После этого работы по воскрешению букардо приостановили на неопределенное время.

Тилацин, или сумчатый волк

В 1936 году погибла последняя особь

Еще один вероятный кандидат на клонирование — сумчатый волк, он же тилацин (Thylacinus cynocephalus), обитавший преимущественно на острове Тасмания в паре сотен километров от Австралийского континента. На этих животных с энтузиазмом охотились еще австралийские аборигены, поэтому, когда берегов острова достигли европейские суда, сумчатых волков было уже очень мало. Первые записи об этом существе датированы 1808 годом. Их автор, натуралист Джордж Харрис, причислял тилацина к семейству опоссумовых. «Единственное, что отличает его от опоссумов, — голова, похожая на собачью», — отмечал исследователь в дневнике. Позднее ученые пересмотрели версию Харриса и записали тилацина в отдельную таксономическую группу — семейство сумчатых волков.

Окончательно исчезли волки в XX веке — к 1940-м годам в живых не осталось ни одной особи. В 1999-м австралийские ученые впервые попытались клонировать животное — безуспешно. Второй проект по воскрешению тилацина запустили в 2008 году биологи из Университета Мельбурна: они встроили фрагменты ДНК сумчатого волка в мышиный эмбрион. На этом пока все, но работа продолжается. И что немаловажно, ее поддерживает, в том числе финансово, правительство Австралии.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector