שרידי החומר שנמצאו בסיביר מכילים ד-נ-א של 28 משפחות צמחים ושל יונקים כמו סוס ותאו
שרידי הד-נ-א שהתגלו באחרונה בסיביר כבר זכו בתואר “המטען הגנטי העתיק ביותר בעולם”. במשך כ-400 אלף שנה נותרו השרידים בתוך משקעי סחף קפואים – מה שמנע את התפרקות המולקולה. במאמר שפירסמו השבוע בכתב העת “,”Science טוענים החוקרים כי בשכבת הסחף נותר ד-נ-א של 28 משפחות צמחים, בהם עצים, שיחים, צמחים וסוגי אזוב. בנוסף לכך, נמצאו בסחף שרידי מטען גנטי של שמונה מינים עתיקים של יונקים, בהם ממותות, סוסים ותאו.
שרידי הד-נ-א שנמצאו יאפשרו לחוקרים לאמת קביעות מדעיות קודמות, שהיו נתונות עד כה במחלוקת, כמו השאלה איך נראו ערבות צפון-מזרח סיביר, שנודעו בשם “ברינגיה”, לפני20 אלף שנים? לפי השערה אחת, האזור היה מדבר קוטבי עם מעט מאוד חיים וצמחייה. שרידי הד-נ-א כבר הצליחו לאשש את ההשערה השנייה, שלפיה האזור היה עשיר בצמחיית ערבות קפואות, וגדלו בו מינים רבים של בעלי חיים.
הממצאים עשויים גם לסייע בפתרון אחת התעלומות הגדולות של העולם העתיק: מה גרם להיכחדות הממותות? מדגימות הד-נ-א מסיקים החוקרים שעד עידן הקרח, הקרקע בסיביר היתה מכוסה עשב. בסוף עידן הקרח, לפני 22-16 אלף שנים, החלה האדמה להתכסות בצמחי ביצות מימיים. השינוי האקלימי גרם כנראה להיכחדות הממותות. גם במקרה זה מדובר בהשערה, כמו בתיאוריות שמנסות להסביר מדוע נכחדו הדינוזאורים בתום 160 מיליון שנות שגשוג על פני כדור הארץ. הפתרון לתעלומה עשוי להתקבל מניתוח המטען הגנטי של הממותות.
בשנים האחרונות, 50 שנים לאחר גילוי הד-נ-א בידי ג’יימס ווטסון ופרנסיס קריק, צובר המחקר הגנטי תאוצה. רק בשבוע שעבר הודיע צוות בינלאומי של מדענים, כי סיים למפות את רצף הגנים של בני האדם. למרות שאין באפשרותם לשנות את רצף הגנים, מקווים החוקרים לפתח תרופות חדישות שיוכלו לסייע למטופלים בעזרת נטרול גנים מסוים, או עידוד גנים אחרים.
כשהסופר האמריקאי מייקל קרייטון כתב את ספרו “פארק היורה”, מיפוי גנטי היה בגדר רעיון בלבד. בתחילת שנות ה-90 העלה קרייטון בספרו את הרעיון, כי ניתן להקים לתחייה בעלי חיים שנכחדו לאורך האבולוציה, באמצעות שרידי ד-נ-א שלהם. בספר, שעובד לסרט שובר קופות, מבודדים המדענים ד-נ-א של הדינוזאורים שנכחדו לפני 65 מיליון שנה. תוך שימוש בבעלי חיים של ימינו, מצליחים המדענים להוליד דינוזאורים חדשים על סמך שרידי החומר הגנטי הקדום.
אבל שלא כמו בספר, החזון של קרייטון אינו קל לביצוע. הד-נ-א שנמצא בסיביר נשבר לחלקיקים קטנטנים, כך שלא ניתן להרכיבו מחדש. כתוצאה מכך, לא ניתן לשבט מחדש מיני בעלי חיים שנכחדו ולהקימם לתחייה. “כרגע שיבוט הוא עניין בלתי אפשרי מבחינתנו”, אומר אחד החוקרים שבדקו את הממצאים, תומס גילברט מהמרכז לביו-מולקולריה עתיקה באוניברסיטת אוקספורד. “לשם כך נדרש הד-נ-א השלם של בעל החיים וצריך לבנות תא פרימיטיווי שבו משתילים את הד-נ-א”.
ואולם, למרות שהמטען הגנטי בסיביר לא שרד במלואו, מקווים החוקרים למצוא בקרוב דגימות ד-נ-א מלאות, ואולי אף עתיקות יותר, בערבות סיביר. כעת, לאחר מציאת ד-נ-א הממותה, חזונו של קרייטון נראה קרוב מתמיד. אם יצליחו המדענים לממש את השלב השני בתוכניתו, ניתן יהיה להקים לתחייה בעלי חיים כמו דינוזאורים, ממותות, ציפור הדודו. בימים אלה מנסה צוות מדענים סקוטי לשבט נמר טסמני, שנכחד רק במאה ה-,20 באמצעות שרידי ד-נ-א שנותרו ממנו.
בוקסה: המרוץ אחר ה-DNA
סיביר סיפקה את רצף ה-DNA העתיק ביותר בעולם: צמח בן 400 אלף שנים
הדוגמית המאושרת העתיקה ביותר הוצאה ממעמקי האדמה במישורים הקפואים של סיביר.
ה-DNA שייך לעשבים, שיחים וצמחי ביצות מוערכים כבני 300 אלף ו-400 אלף שנים. עד כה הדגימה הצמחית המאושרת העתיקה ביותר היתה בת 20 אלף שנה, ודגימת ה-DNA של בעל החיים העתיק ביותר היא בת 50 אלף שנים. כך מסר כתב העת נייצ’ר בגליונו מ-14 באפריל 2003.
ניתוח רצפי DNA מדוגמאות קרקע עשוי לפתוח חלון לסביבה העתיקה, אמר Eske Willerslev, ביולוג מולקולרי באוניברסיטת קופנהגן בדמנמרק שהוביל את המחקר. “הראנו שאין צורך במאקרו-מאובנים כדי לקבל מידע על בתי גידול מן העבר.” אמר.
Hendrik Poinar, העוסק באבולוציה מולקולרית במכון מאקס פלנק לאנתרופולוגיה אבולוציונית בלייפציג, גרמניה, מסכים. “מדענים יוכלו לגשת כעת לדגימות המאוחסנות במשך שנים במוזיאונים ולסרוק אותם לצורך איתור תאים של צמחים ובעלי חיים”. אמר.
אף כי יש עדויות לצמחים ובעלי חיים בני מאות מיליוני שנים, הוצאת דגימת DNA הניתן לזיהוי מהם לא היתה אפשרית משום שה-DNA נהרס. ואולם מדענים ממשיכים לחפש אחר רצפי DNA שלא נשברו לחלוטין.
צוותו של וילרסלב בחרו איזור בצפון מזרח סיביר שבו ידוע על מבחר משקעים של מאובני בעלי חיים – לרבות סוג של למינג – שידוע שהתקיים במהלך תקופות מסוימות של הפרה-הסטוריה. הצוות חפר גלעינים מעומק של 2-30 מטרים, בין הנהרות קולימה ולנה.
הם חיפשו שברים מה-DNA הכלורופלסטי של אבקת צמחים. הכלורופלסט הוא תת רכיב יוצר אנרגיה של תא הצמח, ויש לו DNA נפרד מזה של האבקה.
תאי אבקה עתיקים נמצאים בגלעיני משקעים. ואולם אבקה יכולה לעוף למרחקים גדולים עם הרוח. באמצעות התמקדות בכלורולפסטים, הצוות הבחין אילו צמחים גדלו בנקודה הנחפרת. הם מצאו עדויות לכך שעשבים, צמחי ביצה ושיחים איכלסו את האיזור עד לפני עשרת אלפים שנה.
הצוות גם איתר חלקי DNA של בעלי חיים. נמצאו דוגמאות ממותה, ביזון וסוסים. כולם חיו באיזור במהלך מרבית תקופת הקרח האחרונה שהגיעה לשיאה לפני 18 אלף שנים. החוקרים מתכננים לחזור על הניסויים באיזורים קפואים אחרים ובמערות. אז הם יעברו לסביבות חמות יותר כדי לראות אם ה-DNA שרד גם שם.
