تم العثور على كروموسومات الماموث في الجلد المحفوظ “المجمد بالفلاش”.

حقق فريق من العلماء اكتشافًا رائعًا في الجزيئات الصغيرة لمخلوق عملاق: بنية الجينوم المحفوظة بطريقة صحيحة في بقايا ماموث صوفي عمرها 52000 عام. ويتم الحفاظ على الجلد المجفف جيدًا لدرجة أنه يحتوي على كروموسومات ماموث سليمة، مما يمنح الباحثين نظرة غير مسبوقة على بيولوجيا الحيوان القديم.

لقد انقرض آخر حيوان الماموث منذ 4000 عام، وهو حديث بما يكفي لدرجة أن بعض الأهرامات قد تم بناؤها بالفعل في مصر. ومع ذلك، في هذه الدراسة، قام الفريق بالتحقيق في عينات ضخمة من الماموث التي يعود تاريخها إلى 52000 عام و39000 عام على التوالي، حيث كان الإنسان الحديث من الناحية التشريحية لا يزال يتقاسم الكوكب مع إنسان نياندرتال.

تم العثور على بقايا الماموث عبر السهوب التي تجولوا فيها ذات يوم. غالبًا ما يتم حفظ بقايا التمليات المشعرة في التربة الصقيعية – التربة السطحية المجمدة بشكل دائم – على الرغم من أن مراحل الذوبان وإعادة التجميد يمكن أن تلحق الضرر بالهياكل المجهرية في الأنسجة الرخوة للحيوانات. في بعض الأحيان يكون الحفظ مذهلاً. في عام 2022، على سبيل المثال، تم العثور على عجل ماموث محفوظ بطريقة صحيحة في منجم ذهب في يوكون. لكن الاكتشاف الأخير كشف عن الحفاظ على نطاق مختلف تمامًا: على المستوى الجزيئي. تم نشر بحث الفريق اليوم في خلية.

وقال إيريز ليبرمان أيدن، المؤلف المشارك في الدراسة، وهو عالم كمبيوتر وعالم وراثة تابع لرايس: “نظرنا حولنا، وحفرنا، وعندما قمنا بتكبير الصورة أخيرًا، تمكنا من رؤية أننا كنا أمام نوع جديد من الحفريات”. جامعة وكلية بايلور للطب والمعهد الواسع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد، في مؤتمر صحفي يوم الثلاثاء الماضي.

كيف بقيت الكروموسومات على قيد الحياة لفترة طويلة؟

ولا تزال البقايا التي فحصها الفريق والتي يبلغ عمرها 52 ألف عام، محتفظة بشعرها على مقياس المليمتر، مما يشير إلى أن الماموث الصوفي كان متجمدًا بسرعة. وبحسب الفريق، فإن هذا الحفظ يشير إلى أنه تجمد قبل حوالي 10 آلاف سنة من انقراض إنسان النياندرتال، حيث يشير الشعر السليم إلى أن عينة الجلد لم تخضع لأي ذوبان منذ ذلك الحين. وهكذا احتفظ الحيوان بشعره وبصيلاته وخلاياه السليمة ونعم الكروموسومات المطوية داخل مناطقها من الخلية. تمكن فريق البحث بالفعل من رؤية الحلقات الجينية التي تتحكم في ما إذا كان يتم التعبير عن جين معين أم لا.

وقال ليبرمان أيدن: “جففت هذه العينة بالتجميد، لتشكل نوعاً من لحم البقر المقدد”. لحم البقر المقدد هو اللحم الذي خضع لعملية تحول زجاجي، مما يجعله متينًا. عندما تم تجفيفه بالتجميد، أصبح جلد الماموث عبارة عن ازدحام مروري جزيئي على المستوى المجهري حيث لا يمكن للكروموسومات أن تنتشر. وأصبحت عينات الجلد كبسولات زمنية للجزيئات القديمة، وأطلق الفريق على المادة الوراثية المجمدة بالفلاش اسم “كروموغلاس”.

وقال الباحثون إن جودة البقايا مكنت من تجميع الجينوم الأول في نوع منقرض. كان لدى الماموث 28 كروموسومًا، تمامًا مثل الفيل (وعلى عكس البشر الذين لديهم 23). أعاد الفريق بناء كروموسومات الماموث بشكل ثلاثي الأبعاد؛ بالنسبة لنا، يبدو وكأنه عقدة غورديان. لكن بالنسبة للباحثين، فهي لمحة دقيقة ومذهلة عن الهياكل المجهرية التي رسمت مخططات عمالقة سهوب العصر الجليدي.

وقالت سينثيا بيريز إسترادا، الباحثة في كلية بايلور للطب والمؤلفة المشاركة في الدراسة، في المؤتمر الصحفي: “إن التباين الذي يمكنك التقاطه باستخدام جينوم هذا الماموث يفتح بابًا جديدًا للمقارنة بين الأنواع”. “إن مجرد وجود تلك البصمة لتنظيم الكروماتين في الفضاء ثلاثي الأبعاد أمر لا يصدق.”

حافظ لحم الماموث “المتشنج” على البنية الجزيئية للكروموسومات سليمة

بذل الفريق كل ما في وسعه لمحاولة طمس البنية الجزيئية للزجاج الكرومي. في اختباراتهم، قاموا باستبدال جلد الماموث المجفف ببولونيا لحم البقر المجففة، والتي لها نفس البنية على المستوى الجزيئي لجميع المقاصد والأغراض. قام الباحثون بغمس لحم البقر المصنوع من الزجاج الكرومي في الماء والحمض والنيتروجين السائل؛ قاموا بتسخينه في الميكروويف وضربوه بكرات البيسبول والمطرقة. قاموا بدهسها بسيارة، وتخويفها لفظيًا (قالوا مازحين في المؤتمر الصحفي: “ألحقوا بها ضررًا عاطفيًا”)، وقصفوها بقذائف الشوزن (كما هو موضح أدناه). على الرغم من أن المادة أصبحت مجزأة، إلا أن البنية الصبغية للمادة ظلت سليمة على المستوى المجهري.

وقالت أولغا دودشينكو، الباحثة في علم الجينوم في جامعة رايس وكلية بايلور للطب والمؤلفة المشاركة في البحث، في المؤتمر الصحفي: “إنها الأولى (الكروموسومات المحفوظة)”. “نعتقد أنه سيتم العثور على المزيد في السنوات المقبلة.”

تكشف النتائج الجديدة عن حفظ جزيئي لم يسبق له مثيل في البقايا القديمة. في حين تم العثور على الحمض النووي الأقدم – في الواقع، كان عدد قليل من المؤلفين في الورقة الجديدة جزءًا من الفريق الذي نشر بحثًا عن أقدم حمض نووي محفوظ في ذلك الوقت، في أنياب الماموث التي يبلغ عمرها مليون عام – وقد أتاحت البقايا الموصوفة حديثًا دراسة كيفية التعبير عن جينات الماموث وتجميع الجينوم الخاص به. ينتمي صاحب الرقم القياسي الحالي لأقدم الحمض النووي المتسلسل إلى مجموعة كبيرة من الحمض النووي البيئي المستخرج من شمال جرينلاند، والذي تمكن فريق البحث من خلاله من إعادة بناء البيئة القديمة في أوائل العصر البليستوسيني.

ماذا يمكن للعلماء أن يفعلوا بالكروموسومات المجمدة بالفلاش؟

إن الحفاظ على هذه المواد الجزيئية الدقيقة قد يكون له آثار على إزالة الانقراض، وهي العملية التي تحاول من خلالها بعض الفرق العلمية والشركات إنتاج أنواع بديلة تمثل حيوانات منقرضة حديثًا لجميع المقاصد والأغراض. وعلى وجه التحديد، فإن تتبع كيفية تنظيم الجينات التي تنظم مقاومة البرد وتعزيز نمو الشعر يمكن أن يكون مفيدًا للشركات التي تحاول بناء ماموث في القرن الحادي والعشرين. في وقت سابق من هذا العام، تمكنت إحدى هذه الشركات – Colossal Biosciences – من إنتاج خلايا جذعية للأفيال، وهي الأولى من نوعها التي تمت هندستها لتحويلها إلى حالة جنينية. ومع ذلك، أكد الفريق أن عملية القضاء على الانقراض هي عملية صعبة وليست هدف بحثهم.

وقال ليبرمان أيدن: “نحن كائنات قوية جدًا على كوكب صغير جدًا، ونتخذ قرارات مهمة بشأن مستقبل جنسنا البشري ومستقبل الحياة على هذا الكوكب، في سياق أشياء مثل المناخ المتغير”. “يتعلق الأمر بقدرتنا على التعلم من الماضي.“

يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد في فك شجرة الحياة

أقرب الكائنات الحية إلى الماموث الصوفي هو الفيل الآسيوي. يمكن للعلماء فهم وراثة الأفيال بشكل أفضل باستخدام كروموسومات الماموث. ولكن كذلك يمكن لعلم الوراثة الخاص بالأفيال أن يرشد العلماء إلى فهمهم للماموث. يمكن للعلماء أن يقدموا لنماذج الذكاء الاصطناعي شريطًا من الشفرة الوراثية ويسألون الذكاء الاصطناعي عن المكان المحتمل لبروتينات الماموث، أو كيف من المحتمل أن يتم طي الجينوم.

وقال ليبرمان أيدن لموقع Gizmodo: “حتى القليل من البيانات حول الماموث عند إدخالها في أنظمة الذكاء الاصطناعي هذه يمكن أن يؤدي إلى ثروة من المعلومات”. إلى جانب الفيل الآسيوي، يمكن لأدوات الذكاء الاصطناعي وضع جينوم الماموث في شجرة الحياة في سياقه. وأضاف ليبرمان أيدن: “إن القوة العظيمة للذكاء الاصطناعي هي قدرته على أخذ رؤى من كل تلك الأنواع وتوليفها من أجل إعطائك تخمينات جيدة جدًا”.

يكشف مزيج من التقنيات الجديدة والأساليب المبتكرة والحظ السعيد عن العالم القديم على مستويات لم يسمع بها من قبل. إن فهم الماموث الضخم على المقاييس الجزيئية يساعدنا على فهم الماضي القديم، ولكنه يساعد أيضًا في الحديث عن الحيوانات الموجودة في المستقبل.