Włos mamuta prawdę ci powie
Międzynarodowy zespół genetyków i paleontologów wynalazł nową, rewolucyjną metodę uzyskiwania DNA z włosów - donosi dzisiejszy numer "Science". Dzięki niej poznamy genetyczne sekrety wymarłych ssaków - na przykład mamutów.
Pomysł pozyskiwania DNA z włosów nie jest nowy. Wcześniej uczeni uważali, że należy je wydobywać z cebulek włosa. Jednak w takim przypadku ilość materiału do badań była bardzo niewielka, co często stanowiło dla badaczy spore utrudnienie.Dlatego też Webb Miller i Stephen Schuster, genetycy z Penn State University, wpadli na inny pomysł. Udało im się mianowicie wydobyć DNA nie z cebulki, ale z samej łodygi włosa. I to był strzał w dziesiątkę. Okazało się bowiem, że nieprzepuszczalna kora włosowa, złożona głównie z keratyny, doskonale chroni zawartość łodygi włosa przed zanieczyszczeniami z zewnątrz. W przeciwieństwie do DNA zawartego w starożytnych kościach i tkankach mięśniowych, materiał genetyczny z włosów nie zawiera domieszek obcego genomu, np. DNA bakterii.
Nowa metoda ma też inną zaletę w porównaniu z dotychczas stosowanymi: do badania potrzebna jest tylko niewielka ilość włosów. Co oznacza, że można je obciąć z zachowanego okazu zwierzęcia bez szkody dla jego wyglądu. Tymczasem żeby wydobyć DNA np. ze starożytnej kości, trzeba było wyciąć spory kawałek, bezpowrotnie niszcząc jej kształt.
Korzystając z nowego sposobu, naukowcy przebadali próbki włosów dziesięciu mamutów włochatych znalezionych w różnych częściach Syberii. Szczątki liczyły sobie od 12 do 50 tys. lat. Na tej podstawie udało im się zrekonstruować pełen genom mitochondrialny tych ssaków. DNA mitochondrialne przekazywane jest po linii żeńskiej - z matki na córkę - i dostarcza informacji np. na temat zróżnicowania genetycznego w obrębie jednego gatunku.
Skompletowanie takiego genomu aż dla 10 mamutów to ogromne osiągnięcie. Do tej pory znamy jedynie siedem genomów mitochondrialnych wymarłych gatunków - cztery z nich należą do ptaków, dwa do mamutów, a trzeci do mastodonta. Co ciekawe, jednym z okazów przebadanych przez genetyków był najstarszy, w pełni zachowany mamut włochaty, tzw. mamut Adamsa. By zbadać jego DNA, uczeni zużyli zaledwie 0,2 gramów włosów z 16,4 kilogramów, które wydobyto wraz z ciałem giganta.
Czego możemy się dowiedzieć, badając DNA wymarłych gatunków? Przede wszystkim jesteśmy w stanie ustalić, z jakimi stworzeniami żyjącymi dzisiaj było spokrewnione dane zwierzę. Np. teraz wielu biologów chce się dowiedzieć, czyim krewniakiem był nosorożec włochaty.
Można też robić badania nad funkcją poszczególnych genów. Jeśli uda się zdobyć pełną sekwencję danego genu, można próbować określić, za jaką cechę odpowiadał. W ten sposób np. zbadano geny odpowiadające za umaszczenie mamutów włochatych i stwierdzono, że mogły mieć zarówno jasną, jak i ciemną sierść.
To jednak nie koniec. Znając mitochondrialne DNA choćby kilku przedstawicieli danego gatunku, potrafimy również określić, ile osobników on liczył i jak zmieniała się ta liczebność. Być może więc dowiemy się, ile mamutów wędrowało kiedyś po Ziemi...
Możemy przebadać nawet włosy Napoleona
AGNIESZKA SZYMCZAK: Czy nowy sposób pozyskiwania DNA pozwoli badać ludzki materiał genetyczny?THOMAS GILBERT: Oczywiście. Potrzebujemy po prostu garści włosów - w przybliżeniu 20 - 30 sztuk o długości ok. 10 cm. Jest jednak pewien problem: próbki muszą pochodzić z miejsc o zimnym klimacie. DNA ulega bowiem łatwo zniszczeniu z powodu temperatury. Możemy więc badać np. mumie z Andów lub Grenlandii, z Egiptu natomiast - już nie.
Czy dzięki temu można będzie rozwiązać zagadki historyczne, np. zbadać prawdziwość włosów Napoleona, które pojawiały się po jego śmierci jako rodzaj relikwii?Jeśli tylko jest tych włosów dosyć dużo, można je przebadać. Ale prawdziwym wyzwaniem nie jest samo uzyskanie DNA z próbki włosów, tylko znalezienie dobrego materiału porównawczego. Musielibyśmy znać DNA samego Napoleona. Ponieważ badamy głównie DNA mitochondrialne, a ono jest przekazywane w linii żeńskiej, nie możemy zbadać np. genów jego potomków.
Czego chcieliście się dowiedzieć, badając mamuty?Przede wszystkim dlaczego wymarły? Jakieś 10 tys. lat temu zaczęły znikać z powierzchni Ziemi wielkie ssaki. Zginęła wtedy większość mamutów, włochate słonie i nosorożce. Inne gatunki przetrwały, lecz w izolowanych miejscach - tak było np. z żubrem, turem i wołem piżmowym. I wciąż nie wiemy, czemu tak się stało. Badając DNA, możemy znaleźć informacje, które przybliżą nas do wyjaśnienia tej zagadki.
Co chciałby pan przebadać w przyszłości?Interesują mnie szczególnie wymarłe ssaki Syberii i Australii. Ich skóry są przechowywane w muzeach, więc powinny wciąż nadawać się do badań. Co więcej, ostatnio coraz częściej zdarzają się odkrycia dobrze zachowanych szczątków zwierząt, zwłaszcza na Syberii, gdzie topi się wieczna zmarzlina. Może więc niedługo pojawią się nowe okazy megafauny do badań. Jeśli tak się stanie, będzie to oznaczać, że przynajmniej my skorzystamy na globalnym ociepleniu.
Thomas Gilbert, współautor artykułu w "Science", genetyk badający starożytne DNA. Pracuje na wydziale biologii na Uniwersytecie KopenhaskimŹródło
