Вивчення РНК тварин, останки яких зберігаються в музеях або покояться у вічній мерзлоті, – складне завдання. На відміну від ДНК, вона швидко розпадається на більш дрібні фрагменти. Але нове дослідження вчених зі Швеції та Норвегії може вдихнути життя в цю галузь палеогеноміки.
Колектив біологів, палеогенетиків та археологів із кількох вищих навчальних закладів Швеції та Норвегії вперше секвенував рибонуклеїнову кислоту – одну з трьох основних макромолекул – вимерлого виду тварин. Ним став тилацин Thylacinus cynocephalus, також відомий як сумчастий або тасманійський вовк. Про своє досягнення вчені розповіли у статті для рецензованого видання Genome Research.
Тилацин входить до числа найбільших відомих хижих сумчастих, він з’явився близько чотирьох мільйонів років тому і мешкав у лісах Австралії, Нової Гвінеї і Тасманії. Представники цього виду зникли з лиця землі в першій половині XX століття з вини європейських поселенців. Річ у тім, що сумчасті вовки були м’ясоїдними і часто ласували домашньою худобою фермерів, через що їх віднесли до категорії тварин-шкідників і оголосили масове полювання.
У XIX столітті компанії та влада навіть платили за винищення тилацинів, у результаті чисельність цих тварин стала стрімко скорочуватися. Усвідомивши проблему, влітку 1936 року австралійський уряд назвав Thylacinus cynocephalus охоронюваним видом, але було пізно. Через два місяці останній відомий тилацин на прізвисько Бенджамін помер у зоопарку міста Гобарт. Його останнього родича, що живе в дикій природі, вбили приблизно в 1910-1920 роках.
Тилацин, відео в кольорі / © NFSA
“Палеогеноміка продовжує надавати цінну інформацію про еволюцію, розвиток популяцій та екологію наших предків і вимерлих видів. Однак секвенування ДНК не може виявити тканинноспецифічну експресію генів, ідентичність клітинних ліній або регуляцію експресії генів, що досяжні тільки на рівні транскрипції (процес синтезу РНК з використанням ДНК як матриці. – Прим. ред.). Новаторські дослідження показали, що РНК можна витягти зі стародавніх зразків, що збереглися у вічній мерзлоті, і з останків сучасних псових. Але жодних спроб зробити це з вимерлими видами досі не робили. Ми витягли, секвенували і проаналізували РНК з м’язової тканини і шкіри тасманійського вовка, який жив приблизно 130 років тому”, – розповіли вчені.
Вони досліджували тилацина, рештки якого зберігалися у висушеному вигляді в Стокгольмському музеї природничої історії з 1891 року. Предметом аналізу стали м’язи і три зразки шкіри, кожен вагою близько 80 міліграмів.
Вивчені останки тасманійського вовка / © Emilio Mármol-Sánchez et al., 2023
Щоб витягти РНК, вчені розробили спеціальний протокол, адаптувавши методи, які зазвичай застосовують на більш “свіжих” зразках. У підсумку вони отримали 81,9 мільйона і 223,6 мільйона фрагментів РНК із м’язів і шкіри тилацина відповідно. Видаливши дублікати і занадто короткі послідовності, автори дослідження ідентифікували півтора мільйона послідовностей РНК з м’язової тканини і 2,8 мільйона послідовностей РНК зі шкіри вимерлого хижака.
Потім у зразках м’язів виявили послідовності, що відповідають 236 генам, зокрема тим, що кодують білки актин і титин: перший виступає одним із головних компонентів цитоскелета еукаріотичних клітин, а другий задіяний у процесі скорочення поперечносмугастих м’язів. У зразках шкіри тилацина ідентифікували послідовності, що відповідають 270 генам, один з яких кодує кератин – волокнистий структурний білок.
“Ми виявили ізоформу мікроРНК (клас коротких некодуючих РНК, що здійснюють регуляцію експресії генів. – Прим. ред.), специфічну для тилацину, яку раніше неможливо було підтвердити. Нарешті, ми виявили сліди РНК-вмісних вірусів. <…> Ці результати мають багатообіцяюче значення для вивчення молекул РНК безлічі інших зразків із колекцій музеїв і тих, що зберігаються у вічній мерзлоті”, – підсумували дослідники.