لقد قمنا بترتيب أقدم حمض نووي في العالم ، وهو حمض الماموث الذي يزيد عمره عن مليون عام

بالنسبة لمعظمنا ، الماموث هي تلك الثعابين الصوفية الشهيرة من العصر الجليدي الأخير ، والتي انتهت منذ حوالي 12000 عام. في الواقع ، ظهر هذا النوع لأول مرة في إفريقيا منذ ما يقرب من 5 ملايين سنة ، قبل أن ينتشر ويتنوع في أوراسيا وأمريكا الشمالية.
كان يُعتقد سابقًا أن ماموث السهوب ، الذي سكن سيبيريا منذ حوالي مليون عام ، هو سلف الأنواع التي ظهرت لاحقًا ، مثل الماموث الصوفي والكولومبي. هل هذا هو الحال فعلا؟
في دراسة جديدة ، أظهرنا أنه من الممكن استعادة الحمض النووي من 1.2 مليون عام من الماموث من البقايا الموجودة في رواسب التربة الصقيعية. من خلال تسلسل هذا الحمض النووي ، قمنا ، من بين اكتشافات أخرى ، بتحديد خط غير معروف من الماموث ، وإنشاء الأصل الهجين لأحد أنواع هذه الثدييات.
تسلسل الحمض النووي أكثر من مليون سنة
في عام 2017 ، تلقينا عينات من أسنان الماموث القديمة للغاية التي احتفظت بها التربة الصقيعية في سيبيريا على مدى آلاف السنين. بعد بضعة أيام ، توجهت زميلتنا باتريسيا بيزنيروفا إلى المختبر لمحاولة استخراج الحمض النووي من بعض أقدم عينات الماموث المكتشفة على الإطلاق. لقد نجحت.

في غضون أسابيع ، كان لدينا الملايين من تسلسلات الحمض النووي التي تشبه بشكل لا لبس فيه جينوم الفيل الأفريقي ، والذي نعتمد عليه في تجميع أحجية كل جينوم ضخم متسلسل. قامت Patrícia Pečnerová برسم عدد من أشجار النشوء والتطور الموجزة – أنواع من أشجار العائلة التي تسمح بتتبع تطور الأنواع – وقدمها لنا. لبرهة ، كنا نصيح: “يوريكا! ”

ناب ماموث صوفي في سيبيريا. قدم الحب Dalén ، المؤلف

لقد استغرق الأمر بعض الوقت حتى نتأكد من تطابق هذه التسلسلات مع الحمض النووي الضخم القديم جدًا. يتميز الحمض النووي الأحفوري بالفعل بسلسلة من الأضرار الكيميائية. في حين أن هذا قد يكون مشكلة بالنسبة لبعض التحليلات الجينية ، إلا أنه أيضًا ما يميز الحمض النووي القديم الأصلي عن الملوثات الأحدث ، والتي لا تظهر هذا النوع من الضرر. لقد لوحظت بوضوح في التسلسلات التي تم الحصول عليها من عيناتنا.
كان لهذه التسلسلات أيضًا خاصية أخرى للحمض النووي القديم جدًا ، حيث كانت مجزأة للغاية. على عكس الأطول التي يمكن رؤيتها في بقايا الماموث الأحدث والأكثر حفظًا من التربة الصقيعية ، كانت كل تلك التي حللناها صغيرة.
كان هذا أيضًا بدون مشاكل ، حيث أنه من الصعب تحديد الموقع الدقيق للتسلسلات القصيرة داخل الجينوم. من المحتمل أيضًا أن يخطئوا في الملوثات. لتجنب هذا المأزق ، اضطررنا ، وإن كان مع الأسف ، إلى حذف جميع التسلسلات التي تقل عن طول معين.
خطوط منقرضة وأصول هجينة
شرعنا في مطابقة عيناتنا مع جميع أنواع الماموث المدرجة ، مما سمح لنا بإثبات أن هذه العينة التي يبلغ عمرها 1.1 مليون عام ، والتي أطلقنا عليها اسم Adycha ، كانت من أسلاف الماموث الصوفي. من ناحية أخرى ، تبين أنه من الأصعب بكثير تحديد النسب الذي يعود تاريخه إلى 1.2 مليون سنة ، والذي أطلقنا عليه اسم Krestovka. يبدو أن هذا الأخير مرتبط ارتباطًا وثيقًا بالماموث الكولومبي ولكن أيضًا ، في بعض النواحي ، بالماموث الصوفي.

Love Dalén و Patrícia Pečnerová ، ناب عملاق في متناول اليد. جليب دانيلوف ، قدم المؤلف

كان الكثير من التحليل الجيني والنقاش اللامتناهي والمخططات التي لا حصر لها ضرورية لاكتشاف السبب: الماموث الكولومبي هو نوع هجين لا ينحدر من سلالة واحدة بل سلالتين.
لقد استنتجنا من عملنا أن حوالي نصف أسلاف الماموث الكولومبي ينحدرون من خط Krestovka ، بينما النصف الآخر من الماموث الصوفي.
يمكن أن يكشف هذا أخيرًا لغزًا طويل الأمد ، ويشرح سبب امتلاك كل الماموث الكولومبي الذي تم تسلسله حتى الآن جينومات ميتوكوندريا – وهي خصوصية وراثية موروثة حصريًا من سلف الإناث – ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتلك الخاصة بالماموث الصوفي. الآن ، نقدر أن الميتوكوندريا التي لوحظت في هذه الماموث الكولومبي ربما نشأت من تكاثرها مع إناث الماموث الصوفي.
تتكشف عملية التطور
إذا سُئل عامة الناس عما يميز الماموث الصوفي ، فإن معظم الذين تمت مقابلتهم سيقترحون الصوف السميك. في الواقع ، يُظهر هذا النوع العديد من الخصائص الأخرى التي سمحت له بالتأقلم مع بيئات القطب الشمالي ، مثل الاحتياطيات العالية من الدهون ، والتسامح الشديد مع البرودة ، والإيقاعات اليومية الملائمة ، وما إلى ذلك. شرعنا في تحديد أي من هذه السمات التكيفية كانت موجودة بالفعل منذ أكثر من مليون عام. والمثير للدهشة أننا وجدنا أن جينوم أديتشا يشهد على وجود معظمها.
نحن مقتنعون بأن هذا اكتشاف رئيسي في دراسة تطور الأنواع. أحد الأسئلة التي تنشأ في علم الأحياء التطوري هو معرفة ما إذا كان معدل التكيف يتسارع أثناء ظاهرة الانتواع – أي عندما يتم تمييز الأنواع عن بعضها البعض – أو ما إذا كانت عملية أكثر تدرجًا.
تدعم البيانات التي جمعناها الفرضية الأخيرة ، القائلة بأنه لا يوجد دليل على الانتقاء الطبيعي المتسارع وراء ظهور الماموث الصوفي. علاوة على ذلك ، فإن معظم السمات التكيفية المميزة لهذا النوع كانت موجودة بالفعل في تلك التي جاءت قبلها وسكنت السهوب السيبيرية منذ أكثر من مليون عام.
إلى أي مدى سيكون من الممكن أن تذهب؟
جاء أقدم تسلسل الحمض النووي حتى الآن من عينة حصان يتراوح عمرها بين 560.000 و 780.000 سنة ، وجدت في رواسب التربة الصقيعية في ثيسل كريك ، يوكون ، كندا.
تشترك عينات الماموث لدينا ، التي يزيد عمرها عن مليون عام ، في خاصية أساسية مع حصان ثيسل كريك ، حيث تم الاحتفاظ بها أيضًا في درجات حرارة دون الصفر في رواسب التربة الصقيعية. تباطأ انهيار جزيئات الحمض النووي في هذه البقايا – المجمدة عند موت الحيوان ، أو بعد فترة وجيزة – لمئات الآلاف من السنين ، حتى قمنا بجمعها للتحليل.
نعتقد أن العينات المخزنة في التربة الصقيعية تحتوي على آثار حتى أقدم الحمض النووي. ومع ذلك ، نظرًا لأن أقدم رواسب التربة الصقيعية تعود إلى أوائل العصر الجليدي – منذ حوالي 2.6 مليون سنة – فقد يكون مجال الاحتمالات محدودًا للأسف.

ترجمه داميان ألو من الإنجليزية لمجلة Fast ForWord.