يقوم العلماء بإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد مفصل للغاية للحمض النووي للماموث الصوفي المنقرض

ترك ماموث صوفي مات في سيبيريا قبل 52 ألف سنة خلفه جسدًا محفوظًا بشكل جيد للغاية، والذي تم تجفيفه بالتجميد على الفور تقريبًا في البرد القارس لشتاء سيبيريا. في الواقع، كان هذا الحيوان محفوظًا بشكل مثالي لدرجة أن العلماء لم يتمكنوا من تحديد تسلسل عينة من الحمض النووي الخاص به فحسب، بل أيضًا البنية الفعلية ثلاثية الأبعاد لجينومه.

في ورقة جديدة نشرت للتو في المجلة خلية، قام فريق دولي من الباحثين بقيادة خبراء من مركز علم الهولوجينوم التطوري بجامعة كوبنهاجن بشرح الظروف غير العادية التي سمحت لهم بتحقيق هذا الاختراق. تمثل هذه إنجازًا علميًا مذهلاً، وهذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها الباحثون في علم الوراثة من فحص الحمض النووي القديم في شكل ثلاثي الأبعاد، مما يكشف عن معلومات لا تقدر بثمن حول بنية التراث الجيني للحيوان المنقرض.

للمرة الأولى، تمكن العلماء من تحديد البنية الجينومية ثلاثية الأبعاد لخلايا جلد الماموث الصوفي (Mammuthus primigenius). (تصوير لوف دالين، جامعة ستوكهولم)

المشكلة في محاولة فك الشفرة الوراثية لحيوان قديم هي أن الحمض النووي الذي يبقى على قيد الحياة في بقايا هيكله العظمي عادة ما يكون متدهورًا للغاية. ما يمكن اكتشافه هو فقط أجزاء معزولة من المادة الوراثية، والتي قد يكون من الصعب تجميعها معًا كأجزاء من أحجية أكبر بكثير. ولكن في هذه الدراسة الجديدة، تمكن العلماء من تحديد المكان الذي يجب إدراج القطع المختلفة فيه على لوحة الألغاز بدقة أكبر، مما يجعل من الممكن إنشاء نماذج تشبه إلى حد كبير جينوم الماموث.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة خوان أنطونيو رودريغيز، وهو أستاذ مساعد في علم الهولوجينوميات في جامعة كوبنهاغن في الدنمارك، لموقع Live Science: «حتى الآن، لم نتمكن إلا من قراءة أجزاء صغيرة من الحمض النووي القديم». “كانت هذه الأجزاء عبارة عن حوالي 100 حرف من الحمض النووي، لكننا لم نعرف ترتيبها في جينوم الماموث. إنها مثل صفحات منفصلة من كتاب، ولكن بدون رقم الصفحة.”

ولكن الآن تم وضع الصفحات في ترتيبها الصحيح، في سياق الصور ثلاثية الأبعاد التي لم يكن من الممكن في السابق إنشاؤها إلا للحيوانات التي ماتت مؤخرًا.

وفي نهاية المطاف، يأمل العلماء في استخدام هذا النوع من التحليل المتقدم لإعادة إنشاء جينوم الماموث الصوفي بالكامل. ومن المفترض أن يتم ذلك عن طريق الإسناد الترافقي لعينات الحمض النووي المأخوذة من بقايا ماموث مختلفة، حتى يتم التعرف على جميع حروف الحمض النووي التي يمتلكها الحيوان ووضعها في أماكنها الصحيحة على نموذج ثلاثي الأبعاد. بمجرد الانتهاء من ذلك، يمكن أن يؤدي ذلك إلى إعادة الماموث الصوفي إلى الحياة (على الرغم من أن هذا لا يزال بعيدًا جدًا).

ماريان ديهاسك (حب دالين/جامعة ستوكهولم)

إعادة قطع اللغز الجيني معًا مرة أخرى

واكتشف العلماء الماموث الصوفي الذي يوفر الحمض النووي المستخدم لصنع النموذج ثلاثي الأبعاد في عام 2018، بالقرب من بلدة بيلايا جورا في جمهورية ساخا في سيبيريا. وكانت العينة الحيوانية المجمدة لا تزال مغطاة بالشعر، مما كشف عن مدى سرعة ودقة تجفيفها بالتجميد بعد وفاتها.

أثبتت إجراءات التأريخ أن الحيوان عاش قبل 52 ألف سنة، في أواخر العصر البليستوسيني. وبسبب مظهره الذي يشبه الحياة تقريبًا، أطلق عليه مكتشفوه اسمًا، وأطلقوا عليه اسم “YakInf”.

وتم تجفيف الماموث العملاق، الذي تم التعرف عليه على أنه أنثى بالغة، بالتجميد بطريقة تبلورت خلاياه وكروموسوماته مع جلده وعظامه. في هذه الحالة من الجفاف الشديد، لم تتحلل أنسجة الماموث كثيرًا على الإطلاق، تاركة وراءها عينات وراثية نقية نسبيًا كانت مناسبة تمامًا لاستخراج الحمض النووي وتحليله.

أخذ العلماء المشاركون في هذه الدراسة عينات من الحمض النووي من قطعة من الجلد تمت إزالتها من خلف أذن الماموث، وكانوا سعداء باكتشاف مدى الحفاظ على هذه المادة الوراثية بشكل جيد. وقاموا بتحليلها باستخدام تقنية التقاط تكوين الكروموسوم عالي الإنتاجية (Hi-C)، وهي تقنية متطورة تسمح للخبراء بتحديد كيفية دمج عينات الحمض النووي المجزأة معًا. عادةً ما تُستخدم هذه التقنية فقط في عينات الحمض النووي الحديثة، حيث يكون هناك تحلل أقل، لكن الباحثين وجدوا طريقة لتكييف التكنولوجيا لجعلها تعمل مع أجزاء من الحمض النووي للماموث القديم.

وباستخدام هذا الشكل المعدل من تحليل Hi-C، والذي أطلقوا عليه اسم PaleoHi-C، تمكن الفريق من إظهار أن الماموث الصوفي لديه 28 زوجًا من الكروموسومات في جينوماته، تمامًا مثل الأفيال الحديثة.

والأهم من ذلك، أن العلماء تمكنوا من اكتشاف “كيف تم طي هذه الكروموسومات بشكل ثلاثي الأبعاد في نواة جلد الماموث، وهو أمر رائع للغاية، لأننا … نعلم أن الطريقة التي يتم بها طي الكروموسومات لها علاقة كبيرة بوظيفة الخلية”، كما تقول الدراسة. وأوضحت المؤلفة المشاركة أولغا دودشينكو، الأستاذة المساعدة في قسم علم الوراثة في كلية بايلور للطب في هيوستن، تكساس، لموقع Live Science.

يمكن استخدام أنماط الطي التي تم الكشف عنها في النموذج ثلاثي الأبعاد لتحديد الجينات التي كانت نشطة وقت وفاة الماموث. ومن خلال إجراء مقارنات مع النشاط الجيني لدى الأفيال، وهي قريبة حية للماموث الصوفي، يجب أن يتمكن العلماء من اكتشاف أوجه التشابه المهمة و هناك اختلافات مهمة بين النوعين، والتي قد تساعد في النهاية في الجهود المبذولة لإعادة الماموث إلى الحياة (في حالة حدوث مثل هذه الجهود).

ناب الماموث الصوفي في سيبيريا. (الحب دالين/جامعة ستوكهولم)

الترحيب بعودة الماموث الصوفي… يومًا ما… ربما

كان مؤلفو الدراسة حريصين على ملاحظة أن دعم جهود القضاء على الماموث الصوفي لم يكن الدافع الأساسي لعملهم. تم إجراء البحث بشكل أساسي لتوسيع حدود ما هو ممكن في تحليل الحمض النووي القديم، وهو أمر ضروري لتتبع الجداول الزمنية التطورية بشكل أكثر دقة ومعرفة المزيد عن الطبيعة الحقيقية للنباتات والحيوانات التي كانت موجودة في الماضي البعيد.

ومع ذلك، فإن الدراسة التفصيلية للهندسة الوراثية للماموث “تمثل خطوة أخرى” نحو إعادة هذا المخلوق إلى الحياة في القرن الحادي والعشرين، حسبما أقر رودريغيز.

وحذر قائلا: “لكن هناك العديد من الخطوات الأخرى المعروفة وغير المعروفة التي يحتاج العلماء إلى اكتشافها قبل إعادة الماموث”، مكررا أن مثل هذا التطور من غير المرجح أن يحدث في أي وقت قريب.

الصورة العليا: مشهد الماموث الصوفي. المصدر: بيث زايكن/جامعة ستوكهولم

بقلم ناثان فالدي