צוות מחקר בינלאומי הרכיב את הגנום והמבנים הכרומוזומליים התלת-ממדיים של ממותה צמרית שחיה לפני כ-52 אלף שנה. זהו הישג חסר תקדים בחקר דגימות דנ"א עתיקות. הכרומוזומים המאובנים, שהם בערך פי מיליון ארוכים מרוב שברי הדנ"א העתיקים, מספקים תובנה לגבי האופן שבו הגנום של הממותה היה מאורגן בתוך התאים החיים שלה ואילו גנים היו פעילים ברקמת העור שממנה הופק הדנ"א.
3 צפייה בגלריה
בחינת עורה של הממותה הצמרית בת ה-52 אלף שנה, ששרידיה התגלו בסיביר ב-2018
(צילום: Love Dalén, Stockholm University)
רמה חסרת תקדים זו של פירוט מבני, נשמרה מכיוון שהממותה עברה ייבוש בהקפאה זמן קצר לאחר מותה, מה שתרם להשתמרות הדנ"א שלה. "זו הפעם הראשונה שקריוטיפ (מערכת הכרומוזומים של יצור חי) מסוג כלשהו נקבע עבור מאובן עתיק כל כך", אמר פרופ' ארז ליברמן עדן, מנהל המרכז לארכיטקטורת הגנום במכללת ביילור לרפואה, שנמנה על מחברי המחקר.
בהתבסס על עבודת מיפוי המבנה התלת-ממדי של הגנום האנושי, פרופ' עדן סבר שאם ניתן יהיה למצוא את דגימת הדנ"א הקדומה הנכונה - כזו שבה המבנה התלת-ממדי של המקטעים עדיין שלם - ניתן יהיה להשתמש באותן אסטרטגיות להרכבת גנומים עתיקים.
החוקרים בדקו עשרות דגימות במהלך חמש שנים, לפני שהגיעו אל ממותה צמרית שהשתמרה בצורה יוצאת דופן והתגלתה בצפון מזרח סיביר ב-2018. "אנחנו חושבים שגופה עבר ייבוש בהקפאה זמן קצר לאחר מותה, מה שתרם רבות לאופן ההשתמרות הייחודי בתהליך שנקרא 'מעבר זכוכית', בו מוצק אמורפי (לדוגמה, זכוכית או פולימר אמורפי) עובר ממצב מוצק למצב רך בו הוא ניתן לעיבוד ללא שבר", אמרה ד"ר אולגה דודצ'נקו מהמרכז לארכיטקטורת הגנום במכללת ביילור לרפואה, שלקחה חלק במחקר.
3 צפייה בגלריה
עור של ממותה צמרית, שבאמצעותו שוחזר מבנה הגנום התלת-ממדי שלה
(צילום: Love Dalén, Stockholm University)
3 צפייה בגלריה
זקיק שיער מעור של הממותה הצמרית בת ה-52 אלף שנה, כפי שנראה תחת עדשת מיקרוסקופ
(צילום: Elena Kizilova)
כדי לשחזר את הארכיטקטורה הגנומית של הממותה, החוקרים חילצו דנ"א מדגימת עור שנלקחה מאחורי אוזנה של הממותה. הם השתמשו בשיטה הנקראת Hi-C המאפשרת להם לזהות אילו קטעים של דנ"א נמצאו בסמיכות מרחבית וקיימו אינטראקציה זה עם זה.
"זה כמו להרכיב פאזל שיש בו שלושה מיליארד חלקים, מבלי להיעזר בתמונה סופית של איך הפאזל השלם אמור להיראות", אומר ד"ר מארק א. מרטי-רנום, גנטיקאי מבני המרכז הלאומי לניתוח גנומי (CNAG) ובמרכז לרגולציה גנומית בברצלונה, שהיה חלק מצוות החוקרים. לדבריו, שיטת ה-Hi-C מאפשרת את קבלת התמונה הסופית (בקירוב), בטרם מתחילים להרכיב את חלקי הפאזל.
החוקרים שילבו את המידע הפיזי מניתוח ה-Hi-C עם רצף דנ"א כדי לזהות את המקטעים שקיימו אינטראקציה, וליצור מפה מסודרת של גנום הממותה, תוך שימוש בגנום של הפילים של ימינו כתבנית. הניתוח של הממצאים, שפורסמו בכתב העת Cell, גילה שלממותות צמריות היו 28 כרומוזומים - זהה למספר של הפילים האסייתים והאפריקנים של ימינו. למרבה הפלא, כרומוזומי הממותה המאובנים שמרו גם על כמות עצומה של שלמות פיזית, כולל לולאות ננומטריות שהביאו גורמי שעתוק במגע עם הגנים שהם שולטים בהם.
ממותה במכירה פומבית. ארכיון
( רויטרס)
על ידי בחינת המידור של גנים בתוך הגרעין, החוקרים הצליחו לזהות גנים שהיו פעילים ולא פעילים בתאי העור של הממותה. לתאי העור הממותה היו דפוסי הפעלת גנים מובהקים בהשוואה לתאי העור של קרוב משפחתה הקרוב ביותר, הפיל האסייתי, כולל גנים הקשורים בפוטנציה לצמריות ולסבילות לקור שלה. "לראשונה יש לנו רקמת ממותה צמרית שעבורה אנחנו יודעים בערך אילו גנים הופעלו ואילו גנים לא הופעלו", הסביר מרטי-רנום. "זהו סוג חדש ויוצא דופן של נתונים - המדד הראשון לפעילות הגנים הספציפיים לתא של הגנים בכל דגימת דנ"א עתיקה".
למרות שהשיטה המשמשת במחקר זה תלויה במאובנים שהשתמרו בצורה יוצאת דופן, החוקרים אופטימיים שאפשר להשתמש בה כדי לחקור דגימות דנ"א עתיקות אחרות - מממותות ועד מומיות צמריות - כמו גם דגימות מוזיאוניות שהשתמרו מתקופות מאוחרות יותר. עבור ממותות, השלבים הבאים יכללו בחינת הדפוסים האפיגנטיים של רקמות אחרות. "לממצאים הללו יש השלכות ברורות על מאמצים עכשוויים שמטרתם החזרת הממותה הצמרית לחיים", אומר ד"ר מרקוס תומס פיוס גילברט, פלאו-גנטיקאי מאוניברסיטת קופנהגן והאוניברסיטה הנורבגית למדע וטכנולוגיה, שנמנה על צוות המחקר.
ומה בעתיד? פרופ' עדן אמר ל-ynet: "התקווה שלי היא שבעתיד הקרוב, אנחנו ומדענים אחרים שיקראו על מה שעשינו במחקר על הממותה הצמרית, ניישם את הרעיונות הללו על מגוון רחב של דגימות עתיקות, בהתבסס על העקרונות הפיזיקליים שהצגנו - חשיפת סוגים חדשים של מידע על מערכות חיים עתיקות שלא ידענו על קיומן בעבר".
