Изучение РНК животных, останки которых хранятся в музеях или покоятся в вечной мерзлоте, — сложная задача. В отличие от ДНК, она быстро распадается на более мелкие фрагменты. Но новое исследование ученых из Швеции и Норвегии может вдохнуть жизнь в эту область палеогеномики.
Коллектив биологов, палеогенетиков и археологов из нескольких высших учебных заведений Швеции и Норвегии впервые секвенировал рибонуклеиновую кислоту — одну из трех основных макромолекул — вымершего вида животных. Им стал тилацин Thylacinus cynocephalus, также известный как сумчатый или тасманийский волк. О своем достижении ученые рассказали в статье для рецензируемого издания Genome Research.
Тилацин входит в число крупнейших известных хищных сумчатых, он появился около четырех миллионов лет назад и обитал в лесах Австралии, Новой Гвинеи и Тасмании. Представители этого вида исчезли с лица земли в первой половине XX века по вине европейских поселенцев. Дело в том, что сумчатые волки были плотоядными и часто лакомились домашним скотом фермеров, из-за чего их отнесли к категории животных-вредителей и объявили массовую охоту.
В XIX веке компании и власти даже платили за истребление тилацинов, в итоге численность этих животных стала стремительно сокращаться. Осознав проблему, летом 1936 года австралийское правительство назвало Thylacinus cynocephalus охраняемым видом, но было поздно. Спустя два месяца последний известный тилацин по кличке Бенджамин умер в зоопарке города Хобарт. Его последнего сородича, живущего в дикой природе, убили примерно в 1910-1920 годах.
«Палеогеномика продолжает предоставлять ценную информацию об эволюции, развитии популяций и экологии наших предков и вымерших видов. Однако секвенирование ДНК не может выявить тканеспецифическую экспрессию генов, идентичность клеточных линий или регуляцию экспрессии генов, которые достижимы только на уровне транскрипции (процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. — Прим. ред.). Новаторские исследования показали, что РНК можно извлечь из древних образцов, сохранившихся в вечной мерзлоте, и из останков современных псовых. Но никаких попыток проделать это с вымершими видами до сих пор не предпринимали. Мы извлекли, секвенировали и проанализировали РНК из мышечной ткани и кожи тасманийского волка, жившего примерно 130 лет назад», — рассказали ученые.
Они исследовали тилацина, останки которого хранились в высушенном виде в Стокгольмском музее естественной истории с 1891 года. Предметом анализа стали мышцы и три образца кожи, каждый весом около 80 миллиграммов.
Чтобы извлечь РНК, ученые разработали специальный протокол, адаптировав методы, которые обычно применяют на более «свежих» образцах. В итоге они получили 81,9 миллиона и 223,6 миллиона фрагментов РНК из мышц и кожи тилацина соответственно. Удалив дубликаты и слишком короткие последовательности, авторы исследования идентифицировали полтора миллиона последовательностей РНК из мышечной ткани и 2,8 миллиона последовательностей РНК из кожи вымершего хищника.
Затем в образцах мышц обнаружили последовательности, соответствующие 236 генам, в том числе тем, что кодируют белки актин и титин: первый выступает одним из главных компонентов цитоскелета эукариотических клеток, а второй задействован в процессе сокращения поперечнополосатых мышц. В образцах кожи тилацина идентифицировали последовательности, соответствующие 270 генам, один из которых кодирует кератин — волокнистый структурный белок.
«Мы обнаружили изоформу микроРНК (класс коротких некодирующих РНК, осуществляющих регуляцию экспрессии генов. — Прим. ред.), специфичную для тилацина, которую ранее невозможно было подтвердить. Наконец, мы выявили следы РНК-содержащих вирусов. <…> Эти результаты имеют многообещающее значение для изучения молекул РНК множества других образцов из коллекций музеев и хранящихся в вечной мерзлоте», — подытожили исследователи.