Primi scoperti Mumming-Cromosomi
Ricercatori hanno studiato frammenti di DNA antico fino ad oggi. Ma ora hanno scoperti cromosomi nell'pelle di un Mammut Lanoso, che contengono oltre un milione di lettere. I resti genetici antichi rimangono preservati in un stato simile a vetro.
In resti di 52.000 anni di età di un Mammut Lanoso, un gruppo di ricercatori ha trovato cromosomi fossili che sono notevolmente più grandi di tutte le forme di DNA antico conosciute fino ad oggi. Questo è probabilmente dovuto al permafrost siberiano, che ha tenuto l'pelle con i cromosomi congelata e asciutta.
Quando la gente pensa a fossili, probabilmente immagina fossili di ossa o insetti preservati in ambra. Tuttavia, i resti del passato possono essere unità di vita ancora più piccole - cioè, quando si tratta di DNA fossile.
L'internazionale gruppo di ricerca ha ora scoperto cromosomi fossilizzati nell'pelle di un Mammut Lanoso, trovato in Siberia nel 2018 - dopo 52.000 anni. Questa scoperta è particolarmente notevole perché i tracciati di materiale genetico tipicamente sopravvivono solo nella forma di piccoli frammenti di DNA.
Struttura completa del cromosoma preservata
I cromosomi fossilizzati descritti ora sono molto più grandi di forme di DNA antico conosciute. "Già sapevamo che piccoli frammenti di DNA antico potessero sopravvivere per lunghi periodi di tempo", dice co-autore Marcela Sandoval-Velasco dell'Università di Copenhagen in un comunicato stampa. "Ma cosa abbiamo trovato qui è una campionaria in cui l'arrangiamento tridimensionale di questi frammenti di DNA era congelato per decenni, consentendo la conservazione della struttura completa del cromosoma."
Un cromosoma di questo tipo rivela significativamente di più sui organismi estinti che abitavano la Terra di qualsiasi traccia di DNA individuale, che sono raramente lunghi di più di pochi centinaio di lettere del codice genetico e quindi molto piccoli rispetto alla sequenza completa di organismi con miliardi di lettere. Invece, i cromosomi fossili possono contenere centinaia di milioni di lettere genetiche.
Confronto queste sequenze fossili con il DNA di specie moderne consente di tracciare i mutamenti nel codice genetico nel corso dell'evoluzione. "I cromosomi fossili sono un punto di svolta", dice co-autore Olga Dudchenko. "Se conosci la forma di un organismo's chromosomes, puoi ricostruire interamente la sequenza genetica di organismi estinti. Questo fornisce informazioni che in precedenza erano impossibili."
Contando fino a 28
Tra gli organismi estinti c'erano anche i Mammut Lanosi, di cui il gruppo di ricerca sta ora studiando i cromosomi. "Siamo venuti a sapere che avevano 28 coppie di cromosomi, che è molto logico poichè moderni elefanti ne hanno la stessa cifra, e sono i parenti viventi più stretti del Mammut Lanoso", dice co-autore Juan Antonio Rodríguez. "Fu estremamente esitante poter contare i cromosomi di un animale estinto per la prima volta."
L'analisi dei cromosomi fossili ha rivelato molte caratteristiche strutturali dei moderni cromosomi, tra cui piccoli "loop" di cromatina, che sono importanti per l'organizzazione e la funzione del materiale genetico nelle cellule. "La sopravvivenza di questi loop in questi antichi cromosomi è forse la cosa più impressionante", commenta co-autore Marc Martí-Renom. "Piccoli loop di DNA di solo 50 nanometri di taglia sono importanti perché portano le sequenze attivanti vicino ai loro bersagli. Questi fossili ci mostrano not solo quali geni erano attivi ma anche perché."
Conservati come Tortilla-Chips e Jerky
Secondo il gruppo di ricerca, i cromosomi fossili sono sopravvissuti per migliaia di anni a causa del fatto che erano in un stato simile a vetro. Questo stato è anche utilizzato per rendere pronti per la conservazione alimentari, come ad esempio attraverso una combinazione di raffreddamento e asciugatura. Il risultato sono cibi come Tortilla-Chips e Jerky, che sono più fragili della cibo originale, ma durano molto di più. Il team di ricerca spiega vagamente che i cromosomi erano essenzialmente incapsulati in Jerky di Mammut Lanoso congelato.
Per testare la loro teoria sulla straordinaria sopravvivenza dei cromosomi, il gruppo ha condotto alcuni esperimenti innovativi con Jerky di salsicce congelate, come descritto da co-autore Cynthia Pérez Estrada. "abbiamo sparato a essa con una fucile. Abbiamo fatto passare su di essa una macchina. Un ex lanciatore per gli Houston Astros ha lanciato un pallone veloce a essa", Pérez Estrada elenca. Ogni volta, la salsiccia congelata si frantumava in piccoli pezzi di vetro. "Ma a livello nanotecnologico, i cromosomi erano intatti e invariati", spiega il ricercatore. "Questo spiega perché questi fossili sono sopravvissuti, essendo di 52.000 anni e aspettando di essere scoperti da noi."
Questa scoperta sorprendente di cromosomi fossili nel pellicciolo di un Mammut Lanoso ha importanti implicazioni per la nostra comprensione dell'eritage antico. Per la prima volta, i ricercatori hanno incontrato una struttura di cromosomi ben conservata con oltre un milione di lettere genetiche, testimonianza dei poteri conservanti del permafrost siberiano. I cromosomi fossili di Mammut Lanoso potrebbero potenzialmente sbloccare nuovi insight sulla storia evolutiva di specie estinte, compresi i Mammut Lanosi, consentendo ai ricercatori di confrontare le loro sequenze genetiche con quelle di specie moderne.
