Cientistas reconstroem cromossomos de mamute em 3D de maneira surpreendente: WebCuriosos

Um fragmento de pele preso no permafrost durante 52 mil anos acaba de nos dar um mundo maravilhoso pela primeira vez.

Deixado por um mamute peludo (Mammuthus original), o material nos entregou não apenas um genoma, mas uma reconstrução tridimensional dos cromossomos do outrora magnífico animal.

“Este é um novo tipo de fóssil, e a sua escala supera a dos fragmentos individuais de ADN antigos – um milhão de vezes mais sequência,” diz o geneticista Erez Lieberman Aiden do Baylor College of Medicine nos EUA.

“É também a primeira vez que um cariótipo de qualquer tipo foi determinado para uma amostra antiga.”

Os últimos mamutes peludos morreram há cerca de 4.000 anos, deixando os cientistas juntar as peças da sua história e das suas vidas através dos vestígios que deixaram para trás. Por terem sido adaptados a ambientes frios, muitos de seus restos mortais foram felizmente encontrados em locais congelados que servem como freezers naturais, preservando mais de seu material genético do que poderia ser encontrado de outra forma.

Em 2018, a tundra siberiana rendeu restos mortais de uma fêmea de mamute lanoso que estavam excepcionalmente bem preservados. O espécime incluía não apenas ossos, mas tecido de pele que uma equipe de pesquisadores pensou que poderia ter preservado mais material genético da fera do que alguém já havia recuperado.

Isso porque o mamute parece ter sido liofilizado logo após sua morte, um processo que melhora a preservação ao remover a umidade por meio de sublimação enquanto congela o que resta. Este processo de mumificação preserva o material num estado semelhante ao vidro – quebradiço, mas relativamente intacto, como um pedaço de carne seca de mamute lanoso.

“Sabemos que pequenos fragmentos de DNA antigo podem sobreviver por longos períodos de tempo”, diz a genômica Marcela Sandoval-Velasco da Universidade de Copenhague e co-autor principal do estudo.

“Mas o que encontramos aqui é uma amostra onde o arranjo tridimensional destes fragmentos de DNA foi congelado no local durante dezenas de milênios, preservando assim a estrutura de todo o cromossomo”.

Isso é importante, porque nos dá muito mais informação genética do que apenas os fragmentos que recuperamos anteriormente.

Todo o genoma de um organismo é uma sequência de bilhões de bases de nucleotídeos que se emparelham para formar uma série de polímeros longos e retorcidos de DNA de fita dupla. Estas moléculas filiformes enrolam-se sobre si mesmas para formar estruturas chamadas cromossomas, permitindo que o genoma se encaixe perfeitamente no núcleo de uma célula, protegendo ao mesmo tempo as suas sequências mais delicadas e facilitando a expressão.

Cada cromossomo pode conter centenas de milhões de pares de bases, embora mesmo em restos bem preservados os cromossomos se decomponham rapidamente em pedaços raramente maiores que cerca de 100 pares de bases.

Os pesquisadores pegaram um pedaço de pele atrás da orelha do mamute e usaram uma técnica de análise chamada Olá-C para ajudá-los a descobrir quais partes do quebra-cabeça vão para onde. Foi um trabalho árduo que durou vários anos, mas eventualmente a equipe conseguiu mapear o DNA do mamute, dando acesso a uma série de novos insights.

Em primeiro lugar, conseguiram determinar que o mamute lanoso tinha 28 pares de cromossomas – a primeira vez que conseguimos contá-los num animal que morreu há muito tempo. Este número faz sentido, porque os parentes vivos mais próximos do mamute, os elefantes, também têm 28 pares.

“Ao comparar moléculas antigas de DNA com sequências de DNA de espécies modernas, é possível encontrar casos em que letras únicas do código genético mudaram”, disse. diz a geneticista e co-autora Olga Dudchenko da Baylor College of Medicine e da Rice University.

“Os cromossomos fósseis são uma virada de jogo, porque conhecer a forma dos cromossomos de um organismo torna possível montar toda a sequência de DNA de criaturas extintas. Isso permite tipos de insights que não seriam possíveis antes.”

Isso ocorre porque genes ativos e inativos tendem a ser separados espacialmente em diferentes regiões do núcleo celular, um fenômeno conhecido como compartimentação cromossômica. Ao comparar a compartimentação em mamutes e elefantes, os investigadores esperavam descobrir porque é que são tão semelhantes, mas também tão diferentes.

“A pergunta óbvia para nós era: por que é um 'mamute peludo'? Por que não é um 'mamute chocantemente careca'?” diz o geneticista Thomas Gilbert da Universidade de Copenhague.

“O facto de a compartimentalização ainda estar preservada nestes fósseis foi fundamental, porque tornou possível observar, pela primeira vez, quais os genes que estavam activos num mamute lanoso. E acontece que existem genes-chave que regulam desenvolvimento de folículos capilares cujo padrão de atividade é totalmente diferente do dos elefantes.”

Isto abre um novo mundo de estudo sobre a vida – e eventual desaparecimento – do mamute peludo. Embora a preservação do espécime seja rara, mesmo um conjunto de cromossomos expande nosso conhecimento para uma nova esfera.

E a análise da equipe poderá ser usada para desenvolver metodologias até mesmo para amostras mais degradadas. Eles recomendam testá-lo em uma variedade de amostras de diferentes ambientes para ver que tipo de resultados podem estar por aí esperando para serem descobertos.

“Os antigos sacerdotes egípcios acreditavam que a mumificação preparava uma pessoa ou animal para ser reanimado numa vida futura”, eles escrevem em seu papel. “Eles podem ter estado mais perto do alvo do que se imaginava.”

As descobertas foram publicadas em Célula.