Descobreixen fòssils de cromosomes antics en un mamut, la qual cosa atansa la 'resurrecció' de criatures extingides

Un equip internacional ha reunit el genoma i les estructures cromosòmiques en 3D d’un mamut llanut de 52.000 anys d’antiguitat, la primera vegada que s’ha aconseguit amb una mostra de l’ADN antic.

Els cromosomes fossilitzats, que són al voltant d’un milió de vegades més llargs que la majoria dels fragments de l’ADN antics, proporcionen informació sobre com s’organitzava el genoma del mamut dins de les seues cèl·lules vives i quins gens eren actius dins del teixit de la pell del qual es va extreure l’ADN. Aquest nivell sense precedents de detall estructural es va mantenir perquè el mamut es va sotmetre a un procés de liofilització poc després de morir, la qual cosa va significar que el seu ADN es va conservar en un estat similar al vidre. Els resultats es presenten a la revista Cell.

"Es tracta d’un nou tipus de fòssil, i la seua escala eclipsa la dels fragments de l’ADN antics individuals: una seqüència un milió de vegades major", afirma en un comunicat l’autor corresponent Erez Lieberman Aiden, director del Centre d’Arquitectura Genòmica del Baylor College of Medicine. "També és la primera vegada que es determina un cariotip de qualsevol tipus per a una mostra antiga".

Conèixer l’arquitectura tridimensional d’un genoma proporciona molta informació addicional més enllà de la seua seqüència, però la majoria dels espècimens de l’ADN antics consisteixen en fragments de l’ADN molt petits i desordenats. Basant-se en la feina de mapatge de l’estructura tridimensional del genoma humà, Aiden va pensar que si es pogués trobar la mostra de l’ADN antic correcta (una amb l’organització tridimensional dels fragments encara intacta), seria possible utilitzar les mateixes estratègies per acoblar genomes antics.

Es va liofilitzar espontàniament 

Els investigadors van analitzar dotzenes de mostres al llarg de cinc anys abans d’arribar a un mamut llanut inusualment bé conservat que va ser excavat al nord-est de Sibèria el 2018. "Creiem que es va liofilitzar espontàniament poc després de la seua mort", diu l’autora corresponent Olga Dudchenko del Centre d'Arquitectura Genòmica del Baylor College of Medicine. "L’arquitectura nuclear en una mostra deshidratada pot sobreviure durant un període de temps increïblement llarg".

Per reconstruir l’arquitectura genòmica del mamut, els investigadors van extreure l’ADN d’una mostra de pell presa darrere de l’orella del mamut. Van utilitzar un mètode anomenat Hi-C que els permet detectar quines seccions de l’ADN és probable que estiguin en proximitat espacial propera i interactuïn entre si en el seu estat natural en el nucli.

"Imagina que tens un trencaclosques de tres mil milions de peces, però no tens la imatge del trencaclosques final a partir de la qual treballar", diu l’autor corresponent Marc A. Marti-Renom, professor d’investigació ICREA i genòmic estructural en el Centre Nacional d’Anàlisi Genòmica (CNAG) i el Centre de Regulació Genòmica (CRG) a Barcelona. "Hi-C et permet tenir una aproximació d’aquesta imatge abans de començar a unir les peces del trencaclosques".

Després, van combinar la informació física de l’anàlisi Hi-C amb la seqüenciació de l’ADN per identificar les seccions de l’ADN que interactuen i crear un mapa ordenat del genoma del mamut, utilitzant els genomes dels elefants actuals com a plantilla. L’anàlisi va revelar que els mamuts llanuts tenien 28 cromosomes, la mateixa quantitat que els elefants asiàtics i africans actuals. Sorprenentment, els cromosomes fossilitzats de mamut també van conservar una gran quantitat d’integritat física i detall, inclosos els bucles a escala nanomètrica que posen en contacte els factors de transcripció amb els gens que controlen.

En examinar la compartició dels gens dins del nucli, els investigadors van poder identificar gens que eren actius i inactius dins de les cèl·lules de la pell del mamut, un indicador de l’epigenètica o transcriptòmica. Les cèl·lules de la pell del mamut tenien patrons d’activació genètica diferents en comparació amb les cèl·lules de la pell del seu parent més proper, l’elefant asiàtic, inclosos els gens potencialment relacionats amb el seu pèl i tolerància al fred.

"Per primera vegada, tenim un teixit de mamut llanut per al qual sabem aproximadament quins gens estaven activats i quins no", diu Marti-Renom. "Aquest és un tipus de dades extraordinari i és la primera mesura de l’activitat genètica específica de les cèl·lules dels gens a qualsevol mostra de l’ADN antic".

Encara que el mètode utilitzat en aquest estudi es basa en fòssils excepcionalment ben conservats, els investigadors són optimistes respecte que podria utilitzar-se per estudiar altres espècimens de l’ADN antics (des de mamuts fins mòmies egípcies), així com espècimens de museus conservats més recentment.

En el cas dels mamuts, els pròxims passos inclourien examinar els patrons epigenètics d’altres teixits. "Aquests resultats tenen conseqüències òbvies per als esforços actuals encaminats a la desextinció del mamut llanut", afirma l’autor corresponent M. Thomas Gilbert, paleogenòmic de la Universitat de Copenhaguen i la Universitat Noruega de Ciència i Tecnologia.