Een mammoetkalf dat 39.000 jaar geleden om het leven kwam, waarschijnlijk door een aanval van een roedel holbewoningleeuweriken, heeft geleid tot de ontdekking van het oudste RNA dat tot nu toe is verkregen. Het dier, dat Yuka werd genoemd, was bewaard gebleven in het permafrost van Siberië, vlakbij Oyogos Yar. Het werd in 2010 ontdekt door inwoners van het dorp Yukagir, waar de naam vandaan komt.
Enkele jaren later slaagde een team van onderzoekers, waartoe de Spaanse Emilio Mármol Sánchez behoort, erin om voor het eerst met succes RNA-moleculen – ribonucleïnezuur – te isoleren en te sequencen die afkomstig zijn van wolharige mammoeten uit de IJstijd. Dit toont aan dat RNA, net als DNA, in staat is om lange tijd te overleven. De resultaten van hun onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Cell.
De wetenschappers onderzochten monsters van 10 mammoeten, waarvan ze van drie exemplaren RNA konden isoleren. In een telefonisch interview benadrukt Emilio Mármol, die postdoctoraal onderzoeker was aan de Universiteit van Stockholm tijdens het onderzoek en nu werkt bij het Globe Instituut in Kopenhagen: “De beste resultaten kregen we met Yuka. Van een ander, ouder exemplaar (ongeveer 50.000 jaar oud) hebben we ook RNA gekregen, maar de kwaliteit is niet zo hoog.”
Wetenschappers zijn al jarenlang in staat om zeer oud DNA te sequencen, wat heeft geleid tot de reconstructie van genoom en evolutionaire geschiedenis van deze grote wezens die ongeveer 4.000 jaar geleden uitstierven. Tot nu toe was het oudste DNA dat ooit werd hersteld, 1 miljoen jaar oud en behoort tot een Siberische mammoet, terwijl DNA uit sedimenten in Groenland zelfs 2 miljoen jaar oud is.
Volgens Mármol werd er altijd aangenomen dat RNA te fragiel was om lange tijd te overleven. “Het is waar dat bij het werken met verse monsters, als je niet voorzichtig bent, het RNA kan afbreken, maar onder bepaalde omstandigheden – zoals een koude, droge omgeving zonder vloeibaar water – kunnen zowel DNA als RNA bewaard blijven,” legt hij uit. “In ons werk hebben we aangetoond dat, mits de moleculen intact zijn en de juiste methoden worden toegepast, het mogelijk is om ze te redden.”
Voorheen was het oudste RNA afkomstig van een hondachtig schepsel dat 14.000 jaar geleden in Siberië leefde. “RNA stelt ons in staat om te achterhalen welke genen van het dier actief waren. In tegenstelling tot DNA, dat vrij constant is in alle cellen van een organisme, verandert RNA voortdurend en verschillen de hoeveelheden en types RNA in weefsels afhankelijk van het moment van analyse,” legt hij verder uit.
Daarom biedt het RNA van deze kleine Siberische mammoet moleculaire informatie over de laatste momenten van zijn leven. “We denken dat Yuka vijf of zes jaar oud was, aangezien het een betrekkelijk klein jong exemplaar betreft. Een eerder onderzoek toonde aan dat er huidmarkeringen zijn die erop wijzen dat het snel voor of na de dood werd aangevallen door een roofdier,” zegt Mármol.
Deze conclusie stemt overeen met de recente vondsten van het herstelde RNA uit zijn bevroren resten: “Er zijn moleculaire markers die suggereren dat de cellen onder enige stress verkeerden voor de dood, wat overeenkomt met een dier dat wordt aangevallen. Dit zou hen gestrest hebben gemaakt.”
Wat echter niet is vastgesteld, is of Yuka een mannetje of een vrouwtje was. “De onderzoekers die het vonden, concludeerden dat het een vrouwtje was op basis van een externe inspectie van de geslachtsdelen. Echter, ons genetische onderzoek laat zien dat het een XY-genotype heeft, wat betekent dat het een mannetje was,” legt Mármol uit.
Van de meer dan 20.000 coderende genen in het genoom van de mammoet waren niet alle genen actief. De geïdentificeerde RNA-moleculen coderen voornamelijk voor eiwitten die gerelateerd zijn aan belangrijke functies zoals spiercontractie en metabolische regulatie onder stress. Ook ontdekten ze nieuwe genen op basis van enkel RNA-evidentie, iets wat nog niet eerder is geprobeerd op zulke oude resten.
De resultaten van dit onderzoek laten zien dat RNA-moleculen veel langer kunnen overleven dan eerder werd gedacht. Dit opent de deur naar de mogelijkheid om niet alleen te bestuderen welke genen actief waren in verschillende uitgestorven dieren, maar ook om RNA-virussen te sequencen die zijn bewaard gebleven in overblijfselen uit de IJstijd.
Mármol benadrukt dat de herovering van oud RNA niet direct leidt tot de ‘heropstanding’ van deze uitgestorven dieren, maar het biedt wel biologisch inzicht in megafauna en verbreedt de methoden en technieken die kunnen worden gebruikt om deze dieren beter te begrijpen.”
