Секвенирована древнейшая РНК

Палеобиологи секвенировали древнейшую РНК. Они успешно выделили молекулы из мумифицированных тканей шерстистых мамонтов, останки которых ранее нашли на северо-востоке России. Самые информативные последовательности РНК сохранились в мышечных тканях мамонтенка Юки, который погиб на севере современной Якутии примерно 40 тысяч лет назад, сообщается в статье, опубликованной в журнале Cell.

За последние 15 лет палеобиологи добились колоссального прогресса в секвенировании и анализе макромолекул, выделенных из останков древних людей и животных, за что, в частности, в 2022 году Нобелевской премии удостоился Сванте Паабо (подробнее об этом читайте в материале «Человек, который собрал древних»). Исследования показали, что при благоприятных условиях ДНК может сохраняться в тканях больше миллиона лет. Еще дольше в костях и зубах могут сохраняться информативные фрагменты белков. Не так давно их успешно выделили не только из зубной эмали жившего около 3,7–3,4 миллиона лет назад африканского австралопитека, но и из остатков миоценового носорога, который обитал в Арктике больше 20 миллионов лет назад.

Гораздо меньше исследований посвящено еще одной основной макромолекуле — РНК, которая обычно разрушается гораздо быстрее, чем ДНК. При этом без анализа РНК нельзя понять, к примеру, какие конкретно гены работали в том или ином типе клеток древнего животного. Но и здесь удалось достичь некоторых успехов. Ученые опубликовали результаты успешного секвенирования РНК из останков сумчатого волка, жившего больше ста лет назад, из знаменитой ледяной мумии Этци, а также из останков представителя семейства псовых, умершего примерно 14,3 тысячи лет назад.

Теперь группа ученых из научных организаций Австрии, Великобритании, Дании, Норвегии, России, США и Швеции во главе с палеобиологом Лавом Даленом (Love Dalen) из Центра палеогенетики в Стокгольме показала, что в условиях многолетней мерзлоты молекулы РНК могут сохраняться в древних останках гораздо дольше, чем считалось. В своем исследовании они работали с образцами мягких тканей (мышц и кожи) десяти шерстистых мамонтов, останки которых ранее нашли на северо-востоке России — от Усть-Янского улуса (Якутия) и Новосибирских островов на западе до Верхоянского улуса (Якутия) на востоке, где не так давно обнаружили мумию мамонтенка, прозванного Яна.

Лучше всего аутентичные ДНК и РНК сохранились в тканях трех особей. К ним относятся живший около 40–39 тысяч лет назад мамонтенок Юка, тушу которого обнаружили на севере Якутии в 2009 году, и умерший около 44 тысяч лет назад Оймяконский мамонтенок, часть туловища которого нашли в 2004 году во время расчистки золотоносной породы. Третья особь — это мамонт по прозвищу Крис Уоддл из Абыйского улуса (Якутия), ткани которого не так давно позволили не только прочитать полный геном, но и реконструировать трехмерную структуру хромосом с нанометровым разрешением.

Больше всего информации для ученых дали образцы Юки. Палеобиологи выявили в них 342 матричных РНК, которые кодируют белки, а также 902 некодирующих РНК разных типов, включая так называемую микроРНК, за открытие которой в 2024 году вручили Нобелевскую премию Виктору Эмбросу и Гэри Равкану (подробнее об этом читайте в материале «Это на вырост»). Анализ этих молекул позволил выявить РНК, которые кодируют белки, обеспечивающие работу скелетных мышц, и РНК, связанную с регуляцией метаболизма в стрессовых условиях.

В своей статье ученые не только подробно остановились на своих достижениях, связанных с секвенированием древнейшей РНК, и изложении протокола, которому они следовали в работе, но и сообщили некоторые результаты, связанные с анализом ДНК Юки. Дело в том, что палеонтологи, которые первоначально обследовали тушу мамонтенка, пришли к выводу, что она принадлежит самке. Однако впоследствии появилась информация, что генетическое исследование указало на мужской пол особи.

Теперь ученые подтвердили, что, с точки зрения генетики, Юка — самец. Разные методы однозначно говорят о том, что его кариотип — 56, XY. Это значит, что либо исследователи ошиблись изначально, когда определили, что у мамонтенка сохранились остатки женских гениталий, либо речь идет о XY дисгенезии гонад — генетическом нарушении, при котором особь с XY хромосомами имеет женские гениталии и репродуктивную систему. Чтобы решить эту загадку, пишут авторы статьи, требуются дальнейшие исследования.

Шерстистые мамонты обитали не только в Евразии, но и по другую сторону от Тихого океана — на территории Северной Америки. Не так давно ученые проанализировали ДНК из зубов, найденных в Британской Колумбии, и обнаружили, что на территории Америки шерстистые мамонты неоднократно смешивались с колумбийскими мамонтами — более теплолюбивым видом, у представителей которого отсутствовал густой волосяной покров.