Vědci ve Švédsku úspěšně obnovili RNA z vyhynulého Tasmánského tygra, známého také jako thylacin. Následně sledovali, které geny byly aktivní v jeho tkáních. DNA umožňuje zjistit, jaké geny existují, zatímco pro určení exprese genů, tedy toho, které geny jsou aktivní v tkáních, je potřeba RNA z živých buněk.

Tento výzkum vedl Dr. Marc R. Friedländer na Stockholmské univerzitě a byl podpořen blízkými výzkumnými centry. Jeho práce se zaměřuje na biologii RNA a regulaci genů v buňkách, zejména na drobné regulátory, které formují vývoj.

RNA se obvykle rozpadá rychleji než DNA, což znamená, že většina starých vzorků ztrácí svůj transkriptom, tedy kompletní sadu RNA zpráv z těchto tkání. Suché skladování může zpomalit chemické reakce, které RNA rozkládají, a muzejní kůže občas obsahují více než očekávané množství RNA.

Studie z roku 2019 prokázala, že RNA může přežít v permafrostu a starých vlčích kůžích dostatečně dlouho, aby zachovala signály tkaniv.

Vyhynulý thylacin

Thylacin byl dravý vačnatec s klecí, který vymizel po intenzivním lovu a ztrátě přirozeného prostředí. Dne 7. září 1936 zemřel poslední známý thylacin v Beaumaris Zoo v Hobartu, podle záznamu Národního muzea Austrálie. Tento exemplář byl sušen při pokojové teplotě ve švédském muzeu a poskytl vzorky kůže a svalové tkáně pro sekvencování.

Aby se předešlo moderní kontaminaci, tým pracoval v čistých místnostech určených pro starobylé molekuly a pečlivě sledoval možné lidské zásahy.

Analýza RNA

Jak mohl tým zajistit, že tato RNA pochází skutečně z thylacina a není výsledkem moderní kontaminace? Většina sekvencí odpovídala genomu thylacina, zatímco lidské sekvence se objevily v nižších hladinách, které odpovídaly běžnému zacházení v muzeích. Tým také využil metatranskriptomiku, což je metoda skenování veškeré RNA pro identifikaci druhů a mikroorganismů, aby oddělil fragmenty thylacina od kontaminantů.

Chemické jizvy, známé jako deaminace, poškozující RNA, přičemž mění jednu písmeno RNA na jiné, se objevily v očekávaných oblastech v okolí fragmentů. V svalové tkáni nejintenzivnější signály pocházely z genů spojených se svalovou kontrakcí a využíváním energie, včetně proteinu titin.

Profil RNA ukázal na pomalá svalová vlákna, což odpovídalo místu, odkud vědci odebrali tkáň poblíž lopatky. Také detekovali zprávy spojené se skladováním kyslíku a recyklací paliva, což naznačuje, jak fungovaly tyto buňky, když byly živé.

Další zjištění

I přes miliony fragmentů tým zachytil pouze malou část celého svalového transkriptomu, takže vzácné signály zůstaly tiše. Vzorky kůže nesly mnohé RNA fragmenty z keratinových genů, což odpovídá pevné vnější vrstvě, která chrání zvířata před opotřebením. Dvě části kůže také obsahovaly hemoglobinovou RNA, což je znak krve zůstávající v tkáni, když byl vzorek připraven.

Vzhledem k tomu, že kůže se nachází na vnějšku, může později nabrat mikroby. Přesto stále dominovaly sekvence thylacina v těchto datech. Když tým porovnal tyto profily se žijícími vačnatci a psy, výsledná struktura kůže vypadala jako kůže a sval jako sval.

MicroRNA, krátké RNA, které regulují množství proteinu, který gen produkuje, obvykle tvoří přibližně 22 stavebních bloků. Důkazy RNA také potvrdily formu microRNA specifickou pro thylacina, což ukazuje, jak se regulace genů může lišit i mezi blízkými příbuznými. Tyto malé regulátory se výrazně lišily mezi kůží a svaly, což poskytlo další potvrzení, že sekvence pocházely ze správných tkání.

Využití anotace a budoucnost výzkumu

Vědci používají anotaci, což je označení genů na mapě genomu, k převedení surové DNA na použitelnou referenci pro biologii. Protože RNA pochází z hotových zpráv, může odhalit chybějící exony a zaplnit mezery, které by mohly být matoucí pro seznamy genů založené pouze na DNA.

V thylacinovi ukázala RNA data pravděpodobné umístění genů ribozomální RNA, které chyběly ve dřívějších sestavách. Lepší mapa genomu pomáhá vědcům porovnávat vyhynulé druhy s žijícími a také snižuje falešné signály v budoucích studiích.

Tým také detekoval stopy RNA virů, virů, které ukládají své geny jako RNA, ve vzorku thylacina. Tyto signály byly slabé a autoři vyzvali k opatrnosti, přesto výsledek naznačuje, že muzejní exempláře by mohly uchovávat virovou historii. Pokud budoucí práce tyto náznaky potvrdí, vědci by mohli porovnat příbuzné viry napříč časem a sledovat, jak se měnily.

Taková práce vyžaduje pečlivé laboratorní kontroly, protože moderní virová RNA může nepozorovaně proniknout přes reageny nebo kontakty s lidmi. Tento výzkum posouvá paleotranskriptomiku, tedy studium starobylé RNA, k poznání minulých genových aktivit, za hranice permafrostu a do suchých muzejních zásuvek.

Profily RNA mohou odhalit typy buněk, poškození a dokonce i znaky nemocí, což poskytuje vyhynulým druhům podrobnější záznam. Různé konzervanty mohou ovlivnit, co přežije, takže kurátoři a vědci by potřebovali společná pravidla pro odběry, aniž by poškodili vzorky.

Tato studie vycházela z jednoho zachovalého zvířete, takže nemůže zachytit variabilitu napříč věkem, sezónou, zdravím nebo životní historií. Fragmeny RNA byly krátké a nerovnoměrné, což ztěžuje měření genů v nízkých hladinách nebo rekonstrukci úplných zpráv. Krátké fragmenty mohou odpovídat mnoha genomům, takže referenční databáze mohou chybně označit čtení, pokud týmy neaplikují přísné filtry.

Více vzorků z jiných vyhynulých zvířat, v kombinaci s prací z oblasti DNA a proteinů, by mělo ukázat, jak široce je možné tuto metodu rozšířit. Studie byla publikována v časopise Genome Research.