Por primera vez, logran reconstruir en 3D los cromosomas de un mamut lanudo
Un equipo internacional de investigación ha ensamblado el genoma y las estructuras cromosómicas en 3D de un mamut lanudo de 52.000 años, logrando esta hazaña por primera vez con una muestra de ADN antiguo.
Crédito: MysteryPlanet.com.ar.
Este nivel de detalle estructural sin precedentes se conservó porque el mamut se liofilizó poco después de morir, lo que quiere decir que se deshidrató rápidamente mediante la congelación y la posterior eliminación del agua a través de sublimación (paso directo de sólido a gas sin pasar por el estado líquido). Este proceso permitió que los tejidos y el ADN del gigante prehistórico se conservaran en un estado similar al vidrio, manteniendo una gran cantidad de su estructura original y detalles genéticos durante miles de años.
«Este es un nuevo tipo de fósil, y su escala eclipsa la de los fragmentos de ADN antiguo individuales: un millón de veces más de secuencia», dijo Erez Lieberman Aiden, director del Centro de Arquitectura del Genoma en el Baylor College of Medicine y coautor del estudio publicado hoy en la revista especializada Cell. «También es la primera vez que se determina un cariotipo (conjunto completo de cromosomas) de cualquier tipo para una muestra antigua».
Un pie de mamut preservado recuperado de un entorno de permafrost. Crédito: Love Dalen, Universidad de Estocolmo.
El ejemplar fosilizado por este proceso fue excavado en el noreste de Siberia en 2018.
«Creemos que se liofilizó espontáneamente poco después de su muerte», añadió la coautora Olga Dudchenko. «La arquitectura nuclear en una muestra deshidratada puede sobrevivir durante un período increíblemente largo de tiempo».
Elefantes actuales como plantilla
Para reconstruir la arquitectura genómica del mamut, los investigadores extrajeron ADN de una muestra de piel tomada detrás de la oreja del mamut. Utilizaron un método llamado Hi-C, que les permite detectar qué secciones de ADN probablemente están en estrecha proximidad espacial e interactúan entre sí en su estado natural en el núcleo.
«Imagina que tienes un rompecabezas con tres mil millones de piezas, pero no tienes la imagen de referencia del mismo para guiarte», explicó el autor principal Marc A. Marti-Renom, profesor de investigación ICREA y genomicista estructural en el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG) y el Centro de Regulación Genómica (CRG) en Barcelona. «Hi-C te permite tener una aproximación de esa imagen antes de comenzar a armar las piezas del rompecabezas».
Crédito: Juan A. Rodríguez.
Luego, combinaron la información física del análisis Hi-C con la secuenciación de ADN para identificar las secciones de ADN que interactúan y crear un mapa ordenado del genoma del mamut, utilizando los genomas de elefantes actuales como plantilla. El análisis reveló que los mamuts lanudos tenían 28 cromosomas, el mismo número que los elefantes asiáticos y africanos actuales. Notablemente, los cromosomas fosilizados del mamut también conservaron una gran cantidad de integridad y detalle físico, incluidas las asas a nanoescala que llevan los factores de transcripción en contacto con los genes que controlan.
Al examinar la compartimentación de los genes dentro del núcleo, los investigadores pudieron identificar genes que estaban activos e inactivos en las células de la piel del mamut —un proxy para la epigenética o la transcriptómica—. Las células de la piel del mamut tenían patrones de activación de genes distintos en comparación con las células de la piel de su pariente más cercano, el elefante asiático, incluidos los genes potencialmente relacionados con su pelaje y su tolerancia al frío.
Imagen microscópica de músculo subdérmico de la piel de un mamut de 52.000 años que muestra restos de núcleos. Crédito: Elena Kizilova, Instituto de Citología y Genética.
«Por primera vez, tenemos un tejido de mamut lanudo para el cual sabemos aproximadamente qué genes estaban activados y cuáles estaban desactivados», precisó Marti-Renom. «Este es un tipo de datos extraordinariamente nuevo, y es la primera medida de actividad génica específica de células de los genes en cualquier muestra de ADN antiguo».
Aunque el método utilizado en este estudio depende de fósiles inusualmente bien conservados, los investigadores son optimistas de que podría utilizarse para estudiar otras muestras de ADN antiguo, desde mamuts hasta momias egipcias, así como especímenes de museos preservados más recientemente.
Examen de una muestra de piel de un mamut lanudo de 52.000 años donde se han conservado los fósiles de cromosomas antiguos. Crédito: Love Dalén, Universidad de Estocolmo.
Para los mamuts, los próximos pasos incluirían examinar los patrones epigenéticos de otros tejidos.
«Estos resultados tienen consecuencias obvias para los esfuerzos contemporáneos dirigidos a la des-extinción del mamut lanudo», concluyó el coautor M. Thomas Gilbert, un paleogenómico de la Universidad de Copenhague y la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología.
Fuente: EurekAlert. Edición: MP.
