العثور على كروموسومات أحفورية ملحوظة في ماموث صوفي عمره 52 ألف عام

جان بارتيك – AncientPages.com – حقق فريق دولي من العلماء اكتشافًا رائدًا في علم الحفريات القديمة. لقد حددوا الكروموسومات المتحجرة في بقايا الماموث الصوفي الذي عاش منذ حوالي 52000 عام.

تعد الكروموسومات الأحفورية أداة جديدة قوية لدراسة تاريخ الحياة على الأرض. وذلك لأن أجزاء الحمض النووي القديمة النموذجية نادرًا ما تكون أطول من 100 زوج أساسي، أو 100 حرف من الشفرة الوراثية، وهي أصغر بكثير من تسلسل الحمض النووي الكامل للكائن الحي، والذي غالبًا ما يبلغ طوله مليارات الحروف. وعلى النقيض من ذلك، يمكن أن تمتد الكروموسومات الأحفورية إلى مئات الملايين من الحروف الجينية.

حصل الباحثون على عينة من جلد هذا الماموث الصوفي، والتي تم حفظها في التربة الصقيعية السيبيرية. ولتحليل هذه العينة النادرة، استخدموا تقنية تجريبية مبتكرة سمحت لهم بفحص البنية ثلاثية الأبعاد لجينوم الماموث. يعد هذا الاكتشاف مهمًا لأنه يحافظ على بنية الكروموسومات القديمة بمستوى تفصيلي لا يصدق، وصولاً إلى مقياس النانومتر، وهو ما يعادل أجزاء من المليار من المتر.

توفر الدراسة الجديدة رؤى غير مسبوقة حول التركيب الجيني للأنواع المنقرضة، وتقدم منظورًا جديدًا حول الحفاظ على المواد الوراثية على مدى فترات زمنية طويلة.

وقالت الدكتورة مارسيلا ساندوفال فيلاسكو من مركز علم الهولوجينوم التطوري بجامعة كوبنهاغن والمؤلفة الأولى المشاركة في الدراسة الجديدة: “لقد عرفنا أن أجزاء صغيرة من الحمض النووي القديم يمكن أن تبقى لفترات طويلة من الزمن”.

“لكن ما وجدناه هنا هو عينة حيث تم تجميد الترتيب ثلاثي الأبعاد لشظايا الحمض النووي في مكانه لعشرات آلاف السنين، وبالتالي الحفاظ على بنية الكروموسوم بأكمله.”

وقالت الدكتورة أولغا دودشينكو، الأستاذة المساعدة في علم الجزيئات والإنسان: “من خلال مقارنة جزيئات الحمض النووي القديمة بتسلسلات الحمض النووي للأنواع الحديثة، من الممكن العثور على حالات تغيرت فيها الحروف الفردية للشفرة الوراثية”. علم الوراثة في مركز هندسة الجينوم في كلية بايلور للطب وكبير الباحثين في مركز الفيزياء البيولوجية النظرية في جامعة رايس.

“إن الكروموسومات الأحفورية تغير قواعد اللعبة، لأن معرفة شكل كروموسومات الكائن الحي يجعل من الممكن تجميع تسلسل الحمض النووي الكامل للمخلوقات المنقرضة. وهذا يتيح أنواعًا من الأفكار التي لم تكن ممكنة من قبل.”

وبما أن الكروموسومات الأحفورية جاءت من الماموث، فإن أول ما فعله الفريق هو تحديد عدد الكروموسومات التي يمتلكها الماموث الصوفي.

وقال الدكتور خوان أنطونيو رودريغيز، المؤلف الأول المشارك للدراسة: “لقد وجدنا أن لديهم 28 زوجًا من الكروموسومات، وهو أمر منطقي للغاية، لأن هذا هو ما تمتلكه الأفيال الحديثة، وهي أقرب الأقارب الأحياء للماموث الصوفي”. وباحث في جامعة كوبنهاغن وفي المركز الوطني للتحليل الجيني في برشلونة، إسبانيا.

“لقد كان من المثير للغاية أن تكون قادرًا على حساب عدد الكروموسومات لمخلوق منقرض لأول مرة. ليس من الممكن عادةً الحصول على هذا القدر من المرح بمجرد العد من واحد إلى 28.”

ومن خلال فحص الكروموسومات الأحفورية، المشتقة من جلد الماموث، كان من الممكن معرفة الجينات النشطة. ويرجع ذلك إلى ظاهرة تسمى تجزئة الكروموسوم – وهي حقيقة أن الحمض النووي النشط وغير النشط يميل إلى الانفصال إلى منطقتين مكانيتين داخل نواة الخلية. بالنسبة لمعظم الجينات، تتطابق حالة النشاط مع ما شاهده الباحثون في جلد الفيل الحديث. لكن ليس دائما.

“كان السؤال الواضح بالنسبة لنا هو: لماذا هو “ماموث صوفي”؟” وقال الدكتور توماس جيلبرت، مدير مركز الهولوجينوميكس والمؤلف المشارك للورقة البحثية: “لماذا لا يكون هذا الماموث أصلع بشكل صادم؟”.

“إن حقيقة أن التقسيم لا يزال محفوظًا في هذه الحفريات كان أمرًا بالغ الأهمية، لأنه جعل من الممكن، لأول مرة، النظر في الجينات التي كانت نشطة في الماموث الصوفي. واتضح أن هناك جينات رئيسية تنظم نمو بصيلات الشعر التي يختلف نمط نشاطها تمامًا عن الموجود في الفيلة.”

لقد تعلم الباحثون الكثير، ولكنهم وجدوا أمامهم لغزًا محيرًا: كيف يمكن لأجزاء الحمض النووي للكروموسومات القديمة البقاء على قيد الحياة لمدة 52 ألف عام مع الحفاظ على بنيتها ثلاثية الأبعاد سليمة؟ بعد كل شيء، في عام 1905 – “سنة المعجزة” – نشر ألبرت أينشتاين ورقة بحثية كلاسيكية تحسب مدى سرعة تحرك الجسيمات الصغيرة، مثل أجزاء من الحمض النووي، عبر المادة.

وقال دودشينكو: “إن عمل أينشتاين يقدم تنبؤًا بسيطًا للغاية حول حفريات الكروموسوم: في ظل الظروف العادية، لا ينبغي أن تكون موجودة”. “ومع ذلك: ها هم هنا. لقد كان لغزًا فيزيائيًا.”

ولتفسير هذا التناقض الواضح، أدرك الباحثون أن حفريات الكروموسوم كانت في حالة خاصة جدًا، تشبه إلى حد كبير حالة الجزيئات الموجودة في الزجاج. وقال الدكتور إيريز ليبرمان أيدن، المؤلف المشارك للدراسة ومدير مركز هندسة الجينوم والأستاذ في جامعة بايلور: “يشبه زجاج الكروموغلاس الزجاج الموجود في نافذتك إلى حد كبير: فهو صلب، لكنه ليس بلورة منظمة”. كلية الطب.

“إذا قمت بتكبير الجسيمات الفردية، فإن قطعة من الزجاج – أو قطعة من الزجاج الملون – هي في الأساس ازدحام مروري على نطاق نانوي من المصد إلى المصد، في عالم لا يوجد به علامات حارة. الجسيمات الفردية، أو الأجزاء الفردية من الحمض النووي القديم، لا يمكنه التحرك بعيدًا في هذا الوضع حتى لو انتظرت آلاف وآلاف السنين.”

إن فكرة أن بقايا الماموث، التي تم اكتشافها في عام 2018 في التربة الصقيعية السيبيرية، كانت محفوظة في حالة تشبه الزجاج ليست بعيدة المنال. دون أن تدرك ذلك، طورت العديد من الحضارات طرقًا لتحفيز “التزجج” في طعامها كوسيلة للحفاظ عليه، وعادةً ما يكون ذلك عن طريق مزيج من التبريد والجفاف.

صورة لقدم الماموث في بيئة دائمة التجمد. الائتمان: الحب دالين

أدى ذلك إلى ظهور أطعمة، مثل رقائق التورتيلا ولحم البقر المقدد، وهي أكثر هشاشة من الطعام الأصلي، ولكنها تدوم لفترة أطول. ولهذا السبب أصبح التزجج مفهومًا أساسيًا لعلماء الأغذية المعاصرين. في الأساس، اكتشف الباحثون أن حفريات الكروموسوم كانت محاصرة داخل قطعة من الماموث الصوفي المجفف بالتجميد.

وأوضحت الدكتورة سينثيا بيريز إسترادا، المؤلفة الأولى المشاركة في الدراسة والباحثة في مركز الأبحاث: “لقد أكدنا هذه النظرية من خلال إجراء تجارب على لحم البقر المقدد القديم والمجفف بالتجميد، والذي يسهل العثور عليه أكثر من العثور على لحم الماموث الصوفي”. هندسة الجينوم وفي مركز الفيزياء البيولوجية النظرية بجامعة رايس.

“لقد أطلقنا النار عليه. ودهسناه بسيارة. وكان لدينا لاعب سابق في فريق هيوستن أستروس يرمي كرة سريعة عليه. وفي كل مرة، كان المتشنج ينكسر إلى قطع صغيرة – يتحطم مثل الزجاج. ولكن في على نطاق النانو، كانت الكروموسومات سليمة، دون تغيير، وهذا هو السبب في أن هذه الحفريات يمكن أن تبقى على قيد الحياة، وهذا هو السبب في أنها كانت هناك، بعد 52000 سنة، فقط في انتظار العثور عليها.

الدراسة التي أجراها علماء من كلية بايلور للطب، جامعة كوبنهاجن، والمركز الوطني لتحليل الجينوميكا ومركز تنظيم الجينوم، نشرت النتائج في مجلة الخلية.

كتب بواسطة جان بارتيك – AncientPages.com كاتب طاقم العمل