Forscher haben den genetischen Code des Wollhaarmammuts in beispielloser Detailgenauigkeit rekonstruiert, nachdem sie versteinerte Chromosomen in der Haut eines 52.000 Jahre alten Kadavers entdeckt hatten, der im sibirischen Permafrost konserviert wurde.
Die üppige Mähne des Mammuts veranlasste Forscher, es nach Chris Waddle, dem Meeräsche-ehemaligen englischen Fußballspieler, zu benennen. Beim Tod wurde es gefriergetrocknet, ein Prozess, der die dreidimensionale Struktur der Chromosomen in der Haut des Tieres bewahrte.
Mit dem alten genetischen Material konnten Wissenschaftler das Mammutgenom zusammensetzen, feststellen, dass es 28 Chromosomenpaare hatte, und ein- oder ausgeschaltete Gene erkennen – Details, die für das Verständnis, was es bedeutete, ein Mammut zu sein, von entscheidender Bedeutung waren.
Prof. Erez Lieberman Aiden, Direktor des Center for Genome Architecture am Baylor College of Medicine in Houston, sagte, die Proben seien „eine neue Art von Fossil“, das „Biomoleküle über lange Zeiträume konservierte“ und weit mehr Informationen enthielt als die untersuchten Vor.
Dr. Olga Dudchenko, ebenfalls in Baylor, sagte, die Entdeckung fossiler Chromosomen sei ein „Gamechanger“, da die Kenntnis der Form der Chromosomen eines Organismus es ermöglichte, die gesamte DNA-Sequenz eines ausgestorbenen Lebewesens zusammenzusetzen und so Einblicke in deren Biologie zu gewinnen, die zuvor unbekannt waren der Reichweite.
Das internationale Forscherteam testete fünf Jahre lang Dutzende Proben, bevor es mit einem Stück Haut hinter dem Ohr eines 2018 in Nordsibirien ausgegrabenen Mammuts auf Gold stieß Gewebe durch einen ähnlichen Prozess, der zur Herstellung von Trockenfleisch vom Rind verwendet wird.
Das Mammut wurde Chris Waddle genannt, als Wissenschaftler, die den Kadaver geborgen hatten, seine beeindruckende Mähne bemerkten. „Es ist nicht klar, ob es genau die Frisur ist, die das Mammut zu Lebzeiten hatte“, sagte Dudchenko. „Und später stellte sich heraus, dass das Mammut weiblich war.“
Die Analyse der Haut ergab, dass die 3D-Struktur der Chromosomen des Mammuts in den dehydrierten Zellen erhalten blieb, nachdem sie in ein robustes glasartiges Material umgewandelt wurden. Einmal gebildet, könnten die als Chromoglas bezeichneten fossilen Proben Millionen von Jahren überdauern, schrieben die Forscher in der Zeitschrift Cell. In einer Reihe ungewöhnlicher Tests zeigten die Forscher, dass die DNA in Gewebe überleben kann, das von einem Auto überfahren, mit einem Baseball angefahren oder mit einer Schrotflinte beschossen wird.
Bisher war die alte DNA, die aus ausgestorbenen Arten gewonnen wurde, stark fragmentiert. Die Schnipsel ermöglichen es Wissenschaftlern, geringfügige genetische Unterschiede zwischen ausgestorbenen Tieren und ihren lebenden Verwandten zu erkennen, aber kaum mehr. Im Gegensatz dazu enthalten die neuen Proben Hunderte Millionen Codebuchstaben, die die großräumige Struktur des Genoms offenbaren.
Die Wissenschaftler konnten nicht nur das Genom des Mammuts zusammensetzen und seine Chromosomen zählen, sondern fanden auch heraus, dass die Anordnung der Chromosomen in den Zellen zeigte, welche Gene aktiviert waren, darunter Gene, die mit Wolligkeit und Kältetoleranz in Verbindung stehen.
Die Arbeit fördert Pläne, das Wollhaarmammut zurückzubringen, eine Leistung, die Forscher erreichen wollen, indem sie das Genom eines Asiatischen Elefanten so umschreiben, dass es dem eines Mammuts entspricht. „Ist es ausreichend, um das Aussterben zu verhindern? Wahrscheinlich nicht“, sagte Prof. Marc Marti-Renom vom Nationalen Zentrum für Genomanalyse in Barcelona. „Es gibt noch einiges zu tun, wenn jemand einen modernen Elefanten in ein Mammut verwandeln möchte. Es ist ein Schritt vorwärts in diese Richtung.“
Die Forscher hoffen, weitere fossile Chromosomen in anderen ausgestorbenen Tieren und in ägyptischen Mumien zu finden, von denen viele möglicherweise bereits in Museumssammlungen existieren.
Prof. Adrian Lister, ein Mammutexperte am Naturhistorischen Museum, der nicht an der Studie beteiligt war, nannte die Forschung „erstaunlich“.
„Die antike DNA-Forschung stützte sich bisher auf eine ‚Suppe‘ aus kleinen DNA-Fragmenten, die aus antiken Geweben extrahiert wurden“, sagte er. „Die Forscher konnten im Fall dieses im arktischen Permafrost konservierten Mammutkadavers intakte Chromosomen mit intakter DNA und dem für ihre Funktion wesentlichen Chromatinprotein zurückgewinnen.“
Er fügte hinzu: „Diese neue Arbeit eröffnet große neue Möglichkeiten zur Erforschung der Biologie ausgestorbener Arten.“ Diese außergewöhnliche Erhaltung könnte in Fossilien zu finden sein, die viel älter sind als das 51.000 Jahre alte Mammut, und zwar aus der Zeit vor zwei Millionen Jahren, was die Möglichkeit eröffnet, die Biologie viel älterer ausgestorbener Arten und ihre Beziehung zu und Unterschiede zu lebenden Verwandten zu untersuchen.“
