بیش از میلیون ها سال است که ژنوم شناخته شده است. دندان های ماموت که در یخبندان منطقه شرق سیبری نگهداری می شوند، قدیمی ترین DNA باستانی را که به ثبت رسیده است تولید کرده اند و این فناوری ما را به شک و شبهه درباره ی تکامل، نزدیک کرده است.
DNA ژنومی استخراج شده از سه نمونه دندان حفر شده در دهه ۱۹۷۰ نوع جدیدی از ماموت را شناسایی کرده است که گونه های بعدی آمریکای شمالی را بوجود آورد. یافته ها در Nature در ۱۷ فوریه ۱ منتشر شد.
من کاغذ را دوست دارم. لودوویچ اورلاندو، متخصص DNA باستانی در مرکز آنتروبیوبیولوژی و ژنومیک تولوز در فرانسه که همکاری در سال ۲۰۱۳ انجام داد حاکی از آن بود؛ DNA باستان – ژنومی از استخوان پای اسب ۵۶۰،۰۰۰ تا ۷۸۰،۰۰۰ ساله است. او می گوید: من به خاطر دستیابی به این رکورد جدید خوشحال هستم، زیرا این یک رکورد سنگین بود.
محققان گمان کرده بودند که در صورت یافتن نمونه مناسب، DNA باستان می تواند بیش از یک میلیون سال زنده بماند.
هنگامی که یک ارگانیسم می میرد، کروموزوم های آن به قطعاتی خرد می شوند که با گذشت زمان کوتاه تر می شوند. در نهایت، رشته های DNA به قدری کوچک می شوند که – حتی اگر بتوان استخراج شوند – محتوای اطلاعاتی خود را از دست می دهند.
تیم اورلاندو دریافتند که قطعاتی به اندازه ۲۵ حرف DNA در استخوان اسب آن ها، از منطقه یوکان کانادا، هنوز هم قابل تفسیر است. آن ها تخمین زدند که باقی مانده های یک میلیون ساله در سرمای مداوم یخ زدگی – که باعث کند شدن قطعه قطعه شدن DNA می شود – باید حاوی قطعات DNA به همان طول باشد.
تنها شک من: آیا چنین نمونه ای وجود دارد؟ اورلاندو می گوید. رویای ده ساله Love Dalén ، یک ژنتیک شناس تکاملی در موزه تاریخ طبیعی سوئد (SMNH) در استکهلم، از اولین باری که با مجموعه ای از آن ها در سال ۲۰۰۷ روبرو شد، با ایده توالی بقایای ماموت بسیار قدیمی روبرو شد. از یک ماموت پشمالوی اولیه (Mammuthus primigenius) و دو نفر که به ماموت های تروگونتری (Mammuthus trogontherii) منسوب شده اند، توسط آندری شر دیرین شناس روسی حفر شده است.
دالن امیدوار بود که DNA حاصل از نمونه ها بتواند تکامل ماموت های پشمالو و سایر گونه ها را در عمل ثبت کند، اما به دلیل تجربیات بد قبلی با بقایای بسیار جوانتر در یخ زدایی بسیار بدبین بود.
اینطور نیست که هر چیزی که در یخبندان پیدا می شود همیشه کارساز باشد. اکثریت به اتفاق نمونه ها DNA crap دارند. نمونه هایی که از رسوبات بیش از یک میلیون سال قبل بازیابی شده اند، حاوی DNA بسیار کمی بودند که دالن می گوید اگر جوان تر بودند آن ها را کنار می گذاشت اما به لطف پیشرفت در فن آوری تعیین توالی و بیوانفورماتیک، تیم وی موفق شد ۴۹ میلیون جفت پایه DNA هسته ای را از قدیمی ترین نمونه که در نزدیکی روستایی به نام کرستووکا پیدا شده و ۸۸۴ میلیون جفت پایه را از دندان دیگری به نام آدیکا بدست آورد.
تجزیه و تحلیل DNA نشان داد که نمونه Krestovka 1.65 میلیون سال و نمونه Adycha حدود ۱.۳ میلیون سال قدمت دارد. نمونه سوم، یک دندان ماموت پشمالوی ۶۰۰۰۰۰ ساله با نام Chukochya، نزدیک به ۳.۷ میلیارد جفت پایه DNA تولید کرد که بیش از طول ژنوم ۳.۱ میلیارد جفت باز آن است. از نظر شکل، دو دندان قدیمی به نظر می رسید که متعلق به ماموت های تروتوگونی باشند، یک گونه اروپایی که محققان فکر می کنند ماموتهای پشمی قبل از قدمت و ماموتهای کلمبیایی (Mammuthus columbi)، گونه آمریکای شمالی است؛ اما ژنوم های آن ها تصویر پیچیده تری را ترسیم می کردند.
نمونه آدیکا بخشی از تبار بود که باعث ایجاد ماموت های پشمالو شد، اما نمونه کریستوفکا به وضوح چنین نبود. تیم Dalén دریافت که این نژاد به یک نژاد کاملاً جدید تعلق دارد. او می گوید: ما نمی توانیم بگوییم گونه ای متفاوت است، اما چنین به نظر می رسد.
اگرچه نمونه کرستوفکا از روسیه است، اما او ظن دارد که نژاد از سایر ماموتهای تروتوگونی در آمریکای شمالی جدا شده است. این تیم دریافت که ماموت های کلمبیایی نیمی از نژاد خود را از نژاد ماموت کرستوفکا و نیمی دیگر را ماموت های پشمی می دانند. Dalén تخمین می زند که این دو نسب بیش از ۴۲۰،۰۰۰ سال پیش با هم مخلوط شده باشند. این ایده که گونه های جدید می توانند از طریق اختلاط شکل بگیرند – و نه فقط از یک گونه والد جدا شوند – در بین زیست شناسان تکاملی ارزش بیشتری پیدا می کند. اورلاندو می گوید ، اما این اولین مدرک برای “گونه ترکیبی” از DNA باستان است. “این شگفت انگیز است.
هندریک پوینار، متخصص DNA باستان در دانشگاه مک مستر در همیلتون، کانادا، می گوید که گونه های مختلف ماموت وقتی که یخبندان آن ها را به هم نزدیک می کند، احتمالاً به طور معمول هیبرید می شوند. تیم وی شواهدی پیدا کرده است که بعداً ماموتهای پشمی و کلمبیایی گهگاهی با یکدیگر مخلوط می شوند.
چشم انداز DNA باستان
ویویان اسلون، متخصص تخریب ژنتیک در دانشگاه تل آویو در اسرائیل، می گوید: حتی اگر محققان مدت هاست که انتظار یک ژنوم میلیون ساله را دارند، عبور از این آستانه مهم است.
تفاوتی بین آنچه ما فکر می کنیم ممکن است و در واقع نشان دادن آن وجود دارد.” تام ون در والک ، بیوانفورماتیک در دانشگاه اوپسالا در سوئد که کار دندانپزشکی ماموت را با زیست شناسان تکاملی پاتریشیا پونرووا و دیوید دیز-دل-مولینو در SMNH بر عهده داشت، امیدوار است که این کار آزمایشگاه های دیگر را تشویق کند.
این یک سد نمادین است که امیدوارم بتواند گروه های دیگری را که دارای ایده در مورد توالی واقعی در زمان عمیق هستند، الهام بخش باشند و انگیزه دهد.
دالن می گوید: محققان DNA باستان می توانند به تاریخچه اولیه سایر پستانداران بزرگ و کوچک دسترسی پیدا کنند. نمونه های بسیار قدیمی یخ زدگی گاوهای مشک، گوزن و لمینگ اکنون در رادار آزمایشگاه او هستند.
DNA ماموت قدیمی ترین اطلاعات زیست مولکولی موجود در فسیل را نشان نمی دهد.
در سال ۲۰۱۶ ، محققان توالی پروتئین پوسته تخم مرغ شترمرغ ۳.۸ میلیون ساله از تانزانیا را گزارش کردند و در سال ۲۰۱۹ تیم دیگری پروتئین های دندان کرگدن ۱.۷۷ میلیون ساله از جورجیا را رمزگشایی کرد. توالی پروتئین نسبت به DNA بسیار کمتر در مورد استفاده قرارمی گیرد؛ اما مولکول های پروتئین بسیار سخت تر هستند، بنابراین محققان می توانند از آن ها برای به دست آوردن بینش از فسیل های بسیار قدیمی یافت شده در مکان های بدون یخبندان بزرگ استفاده کنند.
نمونه های شترمرغ و کرگدن هر دو از مکان های باستانی معروف به بقایای انسان است. محققان می گویند: احتمال یافتن بقایای میلیون ساله اقوام انسان باستان در یخبندان بسیار کم است؛ اما دالن فکر می کند که یک محیط مناسب، مانند یک غار عمیق، می تواند نمونه هایی با قدمت قدیمی ارائه دهد. بقایای اولیه نئاندرتال از غاری در اسپانیا به تاریخ ۴۳۰،۰۰۰ سال پیش نشان دهنده قدیمی ترین DNA از یکی از بستگان انسان باستانی است که تاکنون کشف شده است.
اسلون می گوید: یافتن یک ماده همسان در نوعی زمینه ایده آل برای حفظ به عنوان یخ زدگی ، یک رویا خواهد بود.” در مورد محدودیت سنی احتمالی DNA باستان، دالن می گوید که تعیین آن آسان است: ۲.۶ میلیون سال. این حد یخ زدگی است. قبل از آن هوا خیلی گرم بود.
