Dieser Fortschritt basiert auf der Untersuchung der Ribonukleinsäure, einem essentiellen Molekül für die Funktion der Zellen. Im Gegensatz zur DNA, die den stabilen genetischen Bauplan eines Organismus darstellt, spielt RNA eine Boten- und Aktivatorrolle. Ihre Analyse ermöglicht es zu bestimmen, welche Gene in einem bestimmten Gewebe zu einem bestimmten Zeitpunkt funktioniert haben. Die außergewöhnliche Erhaltung von Yuka im sibirischen Eis ermöglichte es diesen Molekülen, die sich normalerweise innerhalb weniger Stunden nach dem Tod abbauen, die Jahrtausende zu überdauern.
Eines der Beine von Yuka, das die außergewöhnliche Erhaltung des unteren Teils nach der Abtrennung der Haut zeigt, was die Gewinnung alter RNA-Moleküle ermöglichte.
Foto: Valeri Plotnikov.
Die technische Meisterleistung und ihre biologischen Enthüllungen
Die Extraktion dieser alten RNA stellt eine technische Meisterleistung dar. Die Forscher mussten spezifische Methoden entwickeln, um diese empfindlichen Moleküle aus Muskelproben der Yuka-Kadaver zu isolieren und zu sequenzieren. Ihre in der Zeitschrift Cell veröffentlichten Arbeiten zeigen, dass RNA unter optimalen Konservierungsbedingungen viel länger persistieren kann als bisher angenommen. Diese Entdeckung erweitert die Möglichkeiten für die Erforschung ausgestorbener Arten erheblich.
Die Analyse der RNA ermöglichte die Rekonstruktion des "Transkriptoms" des Mammuts, also der vollständigen Karte der aktiven Gene in seinen Muskeln zum Zeitpunkt seines Todes. Die Wissenschaftler identifizierten RNA, die für Proteine kodiert, die an der Muskelkontraktion und der Regulation des Energiestoffwechsels beteiligt sind. Signifikanterweise detektierten sie auch RNA, die mit Proteinen der zellulären Stressantwort assoziiert ist. Dieses spezifische molekulare Profil bestätigt die Hypothese eines unnatürlichen Todes und deutet darauf hin, dass das junge Mammut kurz vor seinem Tod einer intensiven Aggression, wahrscheinlich einem Angriff von Höhlenlöwen, ausgesetzt war.
Zu den bedeutendsten Entdeckungen gehören microRNAs, kleine regulatorische Moleküle, die die Genexpression kontrollieren. Ihre Sequenz wies seltene Mutationen auf, die für Mammuts charakteristisch sind, und bestätigte die Authentizität dieser molekularen Überreste. Diese microRNAs liefern den direkten Beweis für biologische Prozesse, die zum Zeitpunkt des Todes abliefen, und erfassen eine zelluläre Aktivität, die bisher der wissenschaftlichen Untersuchung unzugänglich war. Sie frieren die allerletzten physiologischen Prozesse des Tieres für die Ewigkeit ein.
Perspektiven für die Paläogenetik und darüber hinaus
Dieser Erfolg eröffnet erhebliche Perspektiven für das Verständnis ausgestorbener Arten. Die Möglichkeit, alte RNA zu untersuchen, ermöglicht es nun, nicht nur die genetische Zusammensetzung ausgestorbener Tiere, sondern auch die Funktionsweise ihres Organismus zu erfassen. Dieser Ansatz könnte auf andere außergewöhnlich gut erhaltene Exemplare, wie solche aus Permafrost oder vereisten Höhlen, angewendet werden, um verschiedene Aspekte ihrer Biologie zu erforschen.
Eine der vielversprechendsten Anwendungen betrifft die Erforschung alter Viren. Viele Krankheitserreger, wie die der Grippe oder Coronaviren, nutzen RNA als genetisches Material. Die Analyse alter Gewebe könnte den Nachweis dieser Viren ermöglichen und ihre Evolutionsgeschichte über Jahrtausende zurückverfolgen. Dieser Forschungsweg bietet ein erhebliches Potenzial, um die Interaktionen zwischen ausgestorbenen Tieren und ihren Krankheitserregern zu verstehen.
Obwohl diese Arbeiten keine direkte Anwendung für Projekte zur Wiederbelebung ausgestorbener Arten haben, könnten sie diese dennoch indirekt beleuchten. Das genaue Verständnis der aktiven Gene in bestimmten Geweben, wie den Haarfollikeln, die für das charakteristische Fell der Mammuts verantwortlich sind, könnte Forschungen leiten, die darauf abzielen, bestimmte morphologische Merkmale bei ihren modernen Elefantenverwandten nachzubilden.
Um mehr zu erfahren: Was ist RNA und wie unterscheidet sie sich von DNA?
RNA, oder Ribonukleinsäure, ist ein fundamentales Molekül, das in allen lebenden Zellen vorkommt. Seine chemische Struktur unterscheidet sich leicht von der der DNA, was es flexibler, aber auch anfälliger für schnellen Abbau macht. Während die DNA die genetische Information stabil speichert, übernimmt RNA essentielle dynamische Funktionen.
Eine der Hauptfunktionen der RNA besteht darin, als Vermittler zwischen der DNA und der Proteinproduktion zu dienen. Sie kopiert die Information eines Gens und transportiert sie zu den zellulären Fabriken, wo Proteine zusammengesetzt werden. Ohne RNA könnten die in der DNA codierten Anweisungen von der Zelle nicht umgesetzt werden.
Im Gegensatz zur DNA, die eine Doppelhelix bildet, besteht RNA normalerweise aus einem Einzelstrang. Diese Struktur macht sie anfälliger für Enzyme, die sie natürlicherweise abbauen, nachdem sie ihre Funktion erfüllt hat. Ihre begrenzte Lebensdauer ist genau das, was ihre Entdeckung bei Yuka so bemerkenswert macht.