פריצת דרך חדשה מראה שחלק מהמולקולות השבריריות ביותר בביולוגיה יכולות להשתמר לאורך זמן רב יותר מכפי שהמדענים העלו על הדעת. חוקרים פתחו חלון לביולוגיה בזמן אמת של בעלי חיים שנכחדו מזמן, על-ידי פענוח פעילות גנים קדומה משרידים מתקופת הקרח
הממותות הצמריות שוטטו בעבר במישורים הקפואים של אירואסיה וצפון אמריקה, היו מותאמות היטב לחיים בתקופת הקרח האחרונה (בערך בין 115 אלף ל־11,500 שנים לפני זמננו). עם פרוותן העבה, החטים המעוקלים והגובה המרשים, הן רעו בערבות העצומות שנמתחו על פני חצי הכדור הצפוני. אך עם התחממות האקלים הלכו הממותות ונעלמו בהדרגה, והעדרים האחרונים, הקטנים, שרדו רק באיים ארקטיים מרוחקים עד לפני כ־4,000 שנה.
פריצת דרך חדשה מראה שחלק מהמולקולות השבריריות ביותר בביולוגיה יכולות להשתמר לאורך זמן רב יותר מכפי שהמדענים העלו על הדעת. חוקרים פתחו חלון לביולוגיה בזמן אמת של בעלי חיים שנכחדו מזמן, על-ידי פענוח פעילות גנים קדומה משרידים מתקופת הקרח.
לראשונה הצליחו חוקרים לחשוף RNA מתקופת הקרח, שנשמר בתוך רקמה של ממותה קפואה בקרח־עד, ובכך לקבל הצצה נדירה לפעילות הגנים בזמן אמת מלפני עשרות אלפי שנים.
״באמצעות RNA אנחנו יכולים לקבל עדות ישירה אילו גנים היו פעילים, וכך להציץ לרגעים האחרונים בחייה של ממותה שהלכה על פני האדמה בתקופת הקרח האחרונה. זו אינפורמציה שלא ניתן לקבל מ־DNA בלבד״, אומר אמיליו מארמול, מחבר המאמר הראשי. הוא היה פוסטדוקטור אוניברסיטת שטוקהולם, וכיום עובד במכון Globe בקופנהגן. בתקופתו בשטוקהולם שיתף פעולה עם חוקרים ב־SciLifeLab ובמרכז לפלאוגנטיקה, יוזמה משותפת של אוניברסיטת שטוקהולם והמוזיאון השוודי להיסטוריה של הטבע.
הבנת אופן הפעולה של גנים פרהיסטוריים חיונית כדי ללמוד יותר על הביולוגיה והאבולוציה של מינים שאינם קיימים עוד. במשך שנים רבות ניתחו מדענים DNA של ממותות כדי להרכיב את הגנום שלהן ולשחזר את אילן היוחסין שלהן. אךRNA , שמגלה אילו גנים פעילים, נותר מחוץ להישג יד. ההנחה שמולקולות RNA מתפרקות בתוך שעות מרגע המוות כנראה מנעה מחוקרים לנסות בכלל לחפש אותן בממותות ובבעלי חיים עתיקים אחרים.
מה שאיפשר את שחזור מולקולות ה-RNA העתיקות, היה שימור יוצא הדופן של החלק התחתון של אחת מרגליה של הממותה 'יוקה', לאחר שהעור הוסר.
״הצלחנו לקבל גישה לרקמות ממותה משומרות היטב, שנחשפו מקרח־העד הסיבירי, וקיווינו שעוד יהיו בהן מולקולות RNA שקפאו בזמן״, מוסיף מארמול.
״בעבר הרחבנו את גבולות השחזור של DNA מעבר למיליון שנה. כעת רצינו לבדוק אם אפשר למתוח גם את גבולות ריצוף ה־RNA רחוק יותר אחורה בזמן, מעבר למה שנעשה עד כה״, אומר לאבה דאלן, פרופסור לגנומיקה אבולוציונית באוניברסיטת שטוקהולם ובמרכז לפלאוגנטיקה.
ה־RNA העתיק ביותר שאי פעם רוצף
הצוות זיהה דפוסים ברורים של פעילות גנים ברקמת שריר קפואה מממותה צעירה בשם יוקה, שחייתה כמעט לפני 40 אלף שנה. אף שהגנום של הממותה כולל יותר מ־20 אלף גנים מקודדי־חלבון, רק חלק מהם הראו סימנים לפעילות. ה־RNA ששוחזר תאם חלבונים המעורבים בתהליכים חיוניים כמו כיווץ שריר והתמודדות עם עקה־מטבולית. צילום: לאבה דאלן, אחד ממחברי המאמר.
״מצאנו סימנים לעקה תאית, וזה אולי אינו מפתיע, משום שמחקרים קודמים הציעו שיוקה הותקפה על-ידי אריות מערה זמן קצר לפני מותה״, אומר מארמול.
החוקרים זיהו גם שפע של מולקולות RNA רגולטוריות, השולטות בפעילות גנים בדגימות השריר של הממותה.
״RNAs שאינם מקודדים חלבונים, כמוmicroRNA , היו מהגילויים המסעירים ביותר״, אומר מרק פרידלנדר, מרצה בכיר במחלקה למדעי החיים המולקולריים במכון ונר־גרן באוניברסיטת שטוקהולם וב־SciLifeLab.
״מיקרו־RNA ספציפיים לשריר שמצאנו ברקמות הממותה הם הוכחה ישירה לרגולציית גנים שהתרחשה בזמן אמת בעבר הרחוק. זו הפעם הראשונה שמשהו כזה הושג״, הוא אומר.
המיקרו־RNA שזוהו סייעו גם לאמת שמקור ה-RNA הוא אכן מממותות.
״מצאנו מוטציות נדירות במיקרו־RNA מסוימים, שסיפקו ‘אקדח מעשן’ לכך שהמולקולות הללו הן של ממותה. הצלחנו אפילו לזהות גנים חדשים שהתגלו לראשונה רק ברמת ה־RNA – דבר שלא נעשה מעולם בשרידים עתיקים כל כך״, מציין בסטיאן פרום, מרצה בכיר במוזיאון האוניברסיטאי הארקטי של נורבגיה (UiT).
״התוצאות שלנו מראות שמולקולות RNA יכולות לשרוד הרבה יותר זמן משחשבנו״, אומר לאבה דאלן. ״זה אומר שנוכל לא רק ללמוד אילו גנים היו פעילים במינים שונים שנכחדו, אלא שגם יהיה אפשר לרצף RNA של נגיפים – כמו שפעת וקורונווירוסים – שנשמרו בשרידים מתקופת הקרח״.
בעתיד מקווים החוקרים לבצע מחקרים שישלבו RNA פרהיסטורי עםDNA , חלבונים וביומולקולות משומרות נוספות.
״מחקרים כאלה יכולים לשנות מן היסוד את הבנתנו את המגה־פאונה שנכחדה וכן מינים אחרים, ולחשוף שכבות נסתרות רבות של ביולוגיה שקפאה בזמן עד היום״, מסכם מארמול.
עוד בנושא באתר הידען:
