Επιστήμονες ανακτούν για πρώτη φορά RNA από ένα εξαφανισμένο ζώο

Σουηδοί επιστήμονες κατάφεραν κάτι που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν σχεδόν αδύνατο: να ανακτήσουν RNA από έναν τίγρη της Τασμανίας – τον θρυλικό θυλακίνο – που έχει εξαφανιστεί εδώ και σχεδόν 90 χρόνια, χρησιμοποιώντας δείγμα ηλικίας 130 ετών. Το επίτευγμα δεν αποκαλύπτει απλώς ποια γονίδια είχε το ζώο, αλλά ποια ήταν ενεργά στους ιστούς του όσο ζούσε.

Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης, υπό την καθοδήγηση του δρα Marc R. Friedländer, με τη συνδρομή γειτονικών ερευνητικών κέντρων. Το αντικείμενό του είναι η βιολογία του RNA και η γονιδιακή ρύθμιση, δηλαδή ο τρόπος με τον οποίο τα κύτταρα «αποφασίζουν» ποια γονίδια θα ενεργοποιήσουν.

Τι δείχνει το RNA που δεν δείχνει το DNA

Το DNA αποκαλύπτει ποια γονίδια υπάρχουν σε έναν οργανισμό. Όμως για να καταλάβει κανείς ποια από αυτά λειτουργούν σε έναν συγκεκριμένο ιστό, χρειάζεται RNA – μόρια που παράγονται μόνο σε ζωντανά κύτταρα. Το πρόβλημα είναι ότι το RNA διασπάται πολύ πιο γρήγορα από το DNA, γι’ αυτό και σπάνια διατηρείται σε παλιά δείγματα.

Ωστόσο, η ξηρή αποθήκευση μπορεί να επιβραδύνει τη χημική φθορά. Προηγούμενες μελέτες είχαν ήδη δείξει ότι RNA μπορεί να επιβιώσει σε δείγματα παγετού ή σε παλιά δέρματα λύκων. Η περίπτωση του θυλακίνου έδειξε ότι ακόμη και ένα μουσειακό δείγμα, φυλαγμένο σε θερμοκρασία δωματίου, μπορεί να κρύβει πολύτιμες πληροφορίες.

Το δείγμα και τα μέτρα ασφαλείας

Ο θυλακίνος ήταν ένα σαρκοφάγο μαρσιποφόρο με θύλακα, που εξαφανίστηκε λόγω ανελέητου κυνηγιού και απώλειας ενδιαιτημάτων. Το τελευταίο γνωστό άτομο πέθανε στις 7 Σεπτεμβρίου 1936 στον ζωολογικό κήπο Beaumaris στο Χόμπαρτ. Το συγκεκριμένο δείγμα κατέληξε σε σουηδικό μουσείο, όπου παρέμεινε αποξηραμένο για δεκαετίες.

Οι ερευνητές πήραν δείγματα από δέρμα και μυϊκό ιστό και εργάστηκαν σε ειδικά καθαρά εργαστήρια για αρχαία μόρια, ώστε να αποφύγουν σύγχρονες μολύνσεις. Κάθε πιθανή ανθρώπινη επαφή με το δείγμα καταγράφηκε προσεκτικά.

Πώς αποδείχθηκε ότι το RNA ανήκε στον θυλακίνο

Ένα βασικό ερώτημα ήταν αν το RNA προερχόταν πράγματι από τον εξαφανισμένο οργανισμό ή από σύγχρονες επιμολύνσεις. Η απάντηση ήρθε από πολλαπλές αναλύσεις. Τα περισσότερα θραύσματα ταίριαζαν με το γονιδίωμα του θυλακίνου, ενώ τα ανθρώπινα ίχνη ήταν ελάχιστα και συμβατά με τη συνήθη μουσειακή διαχείριση.

Η ομάδα χρησιμοποίησε και μετατρανσκριπτομική ανάλυση, σαρώνοντας όλα τα RNA για να ξεχωρίσει είδη και μικρόβια. Παράλληλα, εντοπίστηκαν χαρακτηριστικές χημικές αλλοιώσεις, γνωστές ως αποαμινώσεις, που εμφανίζονται στα άκρα παλιών μορίων RNA και λειτουργούν σαν «υπογραφή» αρχαιότητας.

Τι αποκάλυψε το RNA των μυών

Στον μυϊκό ιστό κυριάρχησαν γονίδια που σχετίζονται με τη συστολή και τον μεταβολισμό της ενέργειας. Μεταξύ αυτών ξεχώρισε η τιτίνη, μία από τις μεγαλύτερες πρωτεΐνες στο σώμα των ζώων. Το προφίλ έδειξε κυριαρχία αργών μυϊκών ινών, κάτι που ταιριάζει με την περιοχή από όπου λήφθηκε το δείγμα, κοντά στην ωμοπλάτη.

Εντοπίστηκαν επίσης μηνύματα που σχετίζονται με την αποθήκευση οξυγόνου και την ανακύκλωση καυσίμων, προσφέροντας μια σπάνια εικόνα της λειτουργίας των κυττάρων όσο το ζώο ήταν ζωντανό. Παρ’ όλα αυτά, οι επιστήμονες τονίζουν ότι καταγράφηκε μόνο ένα μικρό μέρος του συνολικού μυϊκού τρανσκριπτώματος.

Τι έδειξαν τα δείγματα δέρματος

Στο δέρμα, τα περισσότερα RNA προέρχονταν από γονίδια κερατίνης, όπως θα περίμενε κανείς για τον εξωτερικό προστατευτικό ιστό. Σε δύο δείγματα εντοπίστηκε RNA αιμοσφαιρίνης, ένδειξη ότι είχε παραμείνει αίμα κατά την προετοιμασία του εκθέματος.

Παρότι το δέρμα είναι πιο εκτεθειμένο σε μικρόβια, τα RNA του θυλακίνου παρέμειναν κυρίαρχα. Όταν τα προφίλ συγκρίθηκαν με αντίστοιχα ζωντανών μαρσιποφόρων και σκύλων, το αποτέλεσμα ήταν ξεκάθαρο: δέρμα έμοιαζε με δέρμα και μυς με μυ.

Ο ρόλος των microRNA

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον είχαν τα microRNA, μικροσκοπικοί ρυθμιστές περίπου 22 «γραμμάτων», που καθορίζουν πόση πρωτεΐνη θα παραχθεί από κάθε γονίδιο. Η ανάλυση επιβεβαίωσε την ύπαρξη μιας μορφής microRNA ειδικής για τον θυλακίνο, δείχνοντας ότι η γονιδιακή ρύθμιση μπορεί να διαφέρει ακόμη και μεταξύ στενών συγγενών ειδών.

Τα microRNA διέφεραν έντονα μεταξύ δέρματος και μυών, λειτουργώντας ως ακόμη μία απόδειξη ότι τα RNA προέρχονταν από τους σωστούς ιστούς.

Βελτιώνοντας τον γενετικό χάρτη του θυλακίνου

Το RNA βοήθησε και στη βελτίωση της χαρτογράφησης του γονιδιώματος. Επειδή προέρχεται από «ολοκληρωμένα» γονιδιακά μηνύματα, μπορεί να αποκαλύψει τμήματα που λείπουν ή έχουν τοποθετηθεί λάθος όταν βασίζεται κανείς μόνο στο DNA. Στην περίπτωση του θυλακίνου, τα δεδομένα υπέδειξαν τη θέση γονιδίων ριβοσωμικού RNA που έλειπαν από προηγούμενες συναρμολογήσεις.

Ένας πιο ακριβής γονιδιακός χάρτης διευκολύνει τις συγκρίσεις με ζωντανά είδη και μειώνει τα λάθη σε μελλοντικές μελέτες.

Ίχνη αρχαίων ιών

Οι ερευνητές εντόπισαν και αμυδρά ίχνη RNA ιών στο υλικό. Αν και τα ευρήματα απαιτούν μεγάλη προσοχή λόγω του κινδύνου σύγχρονης επιμόλυνσης, ανοίγουν το ενδεχόμενο τα μουσειακά δείγματα να διατηρούν και στοιχεία από το ιολογικό παρελθόν.

Αν επιβεβαιωθεί, θα μπορούσε να επιτρέψει τη σύγκριση συγγενικών ιών μέσα στον χρόνο και την παρακολούθηση της εξέλιξής τους.

Τι σημαίνει αυτό για το μέλλον

Η μελέτη επεκτείνει τα όρια της παλαιοτρανσκριπτομικής, δείχνοντας ότι το RNA μπορεί να επιβιώσει όχι μόνο στον πάγο, αλλά και σε ξηρά μουσειακά συρτάρια. Τα προφίλ RNA μπορούν να αποκαλύψουν τύπους κυττάρων, βλάβες και ίσως ενδείξεις ασθενειών σε εξαφανισμένα είδη.

Οι επιστήμονες τονίζουν ότι βασίστηκαν σε ένα μόνο ζώο και ότι τα θραύσματα RNA ήταν μικρά και άνισα, περιορίζοντας την ανάλυση. Ωστόσο, περισσότερα δείγματα από άλλα εξαφανισμένα είδη, σε συνδυασμό με DNA και πρωτεΐνες, θα δείξουν πόσο μακριά μπορεί να φτάσει αυτή η προσέγγιση.