Ezért lett gyapjas a gyapjas mamut

Így nézhettek ki a gyapjas mamutok, amelyek agyarából kötélfonó eszközt készítettek a jégkorszaki vadászok

Egy nemzetközi kutatócsoport megtalálta azt a genetikai változást, amelynek köszönhetően hosszú bundát növesztett a gyapjas mamut. Ez tette lehetővé az állat számára, hogy meghódítsa a messzi északon fekvő élőhelyeket is.

A kutatók a gyapjas mamut (Mammuthus primigenius) feltámasztásánál reálisabb vizsgálatokat is végeznek a szibériai permafrosztból (örökké fagyott talajból) előkerült, szinte ép mamuttetemekből származó DNS-sel. Legújabb eredményként sikerült kimutatniuk mely gének megváltozása tette lehetővé, hogy ez az ősi elefántféle alkalmazkodjon a sarkvidéki hideghez.

A Cell Reports szakfolyóiratban megjelent cikkben a kutatók beszámolnak

két gyapjas mamut és a mamut legközelebbi élő rokonának tartott, három ma élő ázsiai elefánt (Elephas maximus) teljes genomszekvenciájának meghatározásáról.

A szakemberek megjósolták a mamutokban talált genetikai változások funkcióját, és egy laboratóriumban rekonstruált mamutgénnel igazolták is a szőrnövekedésre vonatkozó elképzelésüket. A vizsgálatokban a Penn State, a szingapúri Nanyan Műszaki és a Chicagói Egyetem kutatói vettek részt.

Így nézhettek ki a gyapjas mamutok Forrás: Giant Screen Films (©) 2012 D3D Age, LLC

Sokszoros leolvasás

Az a két gyapjas mamut, amelynek a kutatócsoport meghatározta a genomszekvenciáját, 20 000 és 60 000 éve pusztult el. Azért, hogy minimálisra csökkentsék a leletek korából és más tényezőkből eredő szekvenálási hibákat, a kutatók

átlagosan hússzor olvasták le

a mamut genomábécéjének minden betűjét. Az így kapott genomszekvenciát ezután összehasonlították három ázsiai elefánt frissen szekvenált genomjával, valamint a távolabbi rokon afrikai elefánt (Loxodonta africana) genomjával is.

A kutatócsoport nagyjából 33 millió helyen talált betű-, azaz nukleotidkülönbséget a három faj között. A mamutra jellemző sajátosságok megértésében különösen jelentős volt az az

1,4 millió genetikai változat,

amely megegyezett a két mamutban, de különbözött az ázsiai és az afrikai elefántok feltehetőleg ősibb változataitól.

Egy szibériában előkerült mamutborjú maradványa Forrás: AFP/Thierry Zoccolan

Eltérés a szőrfejlődésben és a zsírraktározásban

Ezek közül a „közös, leszármazott” változatok közül a kutatók 2020 olyat azonosítottak, amely megváltoztatta valamely fehérjét kódoló gén aminosav-sorrendjét, és 26 olyat, amely egy génfunkció elvesztésével járt. Egy újonnan duplikálódott (megkettőződött) gént is találtak a mamutokban.

A két mamutban közös, de a ma élő elefántokban nem előforduló aminosav-változatok között aránytalanul nagy számban fordultak elő olyan változások, amelyek a szőrfejlődésben, a zsírraktározásban és -feldolgozásban, valamint a hőérzékelésben szerepet játszó géneket érintették.

Várakozásunknak megfelelt, hogy az eltérő géneknek igen nagy csoportja állt összefüggésben a gyapjas mamut rendkívüli hideghez való adaptációjával”

– mondta Vincent J. Lynch a Chicagói Egyetem humángenetikai tanszékének munkatársa, a cikk vezető szerzője.

Mamutszobor Párizsban Forrás: AFP/Manuel Cohen

Laboratóriumi megerősítés

A kutatók ezután laboratóriumi kísérleteket végeztek annak a számítógépes előrejelzésnek az igazolására, hogy egy a mamutokra jellemző fehérjében (TRPV3) bekövetkezett változás módosítja a fehérje hőmérséklet-változásokra adott válaszát. Erről a fehérjéről korábban már ismert volt, hogy összefüggésben áll a hőérzékeléssel, a szőrnövekedéssel és a testzsírtárolással.

A fizikai jellemzők evolúciója mögött álló genetikai változások meghatározása nagy kihívást jelent, különösen nem modell és kihalt élőlények esetében”

– mondta Lynch. „A jelenlegi módszerek viszonylag egyszerűvé teszik a genomok szekvenálását és számítógépes elemzését. A funkció megjóslása azonban csupán a számítógépes elemzés alapján még mindig hihetetlenül nehéz és megbízhatatlan. Ezeknek a jóslatoknak a megerősítéséhez laboratóriumi megerősítés szükséges, és ez teszi igazi kihívássá a feladatot. Cikkünk azt mutatja be, hogy lehet ezt megvalósítani.”

A kutatás segítheti a feltámasztási próbálkozásokat is

Bár nem ez volt a célja, a mostani kutatás akár a mamutfeltámasztási próbálkozásokat is előmozdíthatja. Mivel ez az első eset, hogy ilyen alaposan sikerült feltárni a mamut és az ázsiai elefánt közti genetikai különbségeket. Ezt a tudást felhasználhatják elefánt-mamut hibridek előállítására.
George M. Church, a Harvard Egyetem nemzetközileg elismert genetikusa szerint létezik ugyanis egy alternatív megoldás, amivel visszahozhatjuk a kihalt állatot.
A professzor megközelítése alapján nem egy szimpla másolatot fognak létrehozni, hanem egy elefánt-mamut hibridet, amely döntően az ősállat tulajdonságait fogja hordozni. Ehhez egy viszonylag friss, 2012-es genomszerkesztő rendszer, az úgynevezett CRISPR (csoportos, szabályosan megszakított rövid palindróm ismétlések) áll rendelkezésre, amelyet a baktériumok már ősidők óta alkalmaznak a vírusok elleni védekezésül. Ezzel idegen DNS-szekvenciákat lehet bevinni a különböző élőlényekbe
A fenti módszert alkalmazva Church és kollégái nekikezdtek az elefánt genetikai állományának mamuttá formálásához. A genetikus a Vice magazin weboldalának elmondta, hogy eddig három, a mamutra jellemző kulcsgént sikerült az elefántgenomba átvinni. Ezek az ősállatokra legjellemzőbb tulajdonságok – a hidegrezisztens hemoglobin, az extra zsírréteg és a vastag gyapjú – kialakításában játszanak szerepet.
A változtatásokat egyelőre csak laboratóriumi sejtkultúrákban tudják tesztelni. Várhatóan még hosszú évekig fog tartani, míg a teljesen mamutszerű genom elkészül, és azt egy petesejtbe csomagolva egy nőstény ázsiai elefántba ültethetik. A mostani kutatás talán lerövidítheti ezt a folyamatot.
A mamutok feltámasztását célzó kísérletekről részletesen olvashat az Origo régebbi cikkében.