In de huid van een 52.000 jaar oude wolharige mammoet is een nieuw type paleo-dna ontdekt, in de vorm van fossiele chromosomen. Die zijn bewaard gebleven in glasachtig materiaal en bevatten veel meer genetische informatie dan andere vormen van oeroud dna. Daardoor wordt het makkelijker om het genoom van uitgestorven soorten met dat van hedendaagse tegenhangers te vergelijken. Op basis van de nieuwe informatie blijkt nu bijvoorbeeld dat wolharige mammoeten evenveel chromosomen hadden als hedendaagse olifanten, maar dat de genen die over haarvorming gaan veel actiever waren, schrijft een internationaal onderzoeksteam in Cell.
Paleo-dna heeft de afgelopen decennia al gezorgd voor grote nieuwe doorbraken binnen de archeologie en paleontologie. Dankzij de mogelijkheid om het genetisch materiaal van verre voorouders te analyseren werd zelfs een geheel nieuwe menssoort ontdekt (de Denisova-mens). En dna-fragmenten van uitgestorven ijstijddieren wakkerden dagdromen aan over een wederopstanding van de mammoet of de sabeltandtijger. Maar altijd bleef het bij sterk gefragmenteerd dna. Daardoor was het moeilijk om verregaande vergelijkingen te trekken tussen huidige en uitgestorven soorten, of om iets te zeggen over de activiteit van de genen: de genexpressie.
Met het huidige onderzoek komt daar verandering in, schrijven de auteurs niet zonder trots. In de ingedroogde mammoethuid brachten ze chromosoomstructuren tot op nanometerschaal in kaart. Dat lukte doordat de huid 52.000 jaar geleden de structuur kreeg van gevriesdroogd vlees, en het chromatine (de mix van dna en eiwitten in de celkern) veranderde in iets dat de onderzoekers ‘chromoglas’ hebben gedoopt. De rangschikking van de fossiele chromosomen deed denken aan de moleculen in glas. Vermoedelijk zorgde de dehydratatie voor het ontstaan ervan en bleef het chromatine in die speciale glasvorm goed intact. In de koude lucht in Siberië zou al het ijs uit de mammoet geleidelijk zijn gesublimeerd – dus in gasvorm zijn verdwenen – net zoals dat bij hedendaagse vriesdroging in speciale vacuümkamers gebeurt.
Vers vlees van runderen
Om te zien of die theorie klopt voerden de onderzoekers een speciaal ontwikkelde genoomanalysetechniek uit op verschillende soorten rundvlees – makkelijker te verkrijgen dan mammoetvlees. Ze vergeleken de resultaten van vers vlees met die van vlees dat 96 uur bij kamertemperatuur was bewaard en van gevriesdroogd vlees dat een jaar bij kamertemperatuur was bewaard. Alleen in dat laatste geval waren de chromosoomstructuren tot in detail zichtbaar.
De onderzoekers onderwierpen het gevriesdroogde vlees aan een reeks opvallende experimenten (ze schoten er een geweer op af, ze reden er met een auto overheen, ze dompelden het onder in zuur) en de uitkomst bleef hetzelfde: het gevriesdroogde vlees zelf versplinterde weliswaar, als glas, maar de chromosomen bleven intact. Ze troffen in het chromoglas zelfs chromatine-loops aan, die essentieel zijn voor het ‘opvouwen’ van dna. Die loops, soms slechts 50 nanometer groot, zijn pas tien jaar geleden voor het eerst bij mensen in beeld gebracht en nu dus ook bij de wolharige mammoet.
Uit het huidige onderzoek kwam ook naar voren dat de wolharige mammoeten 28 chromosomenparen hadden, net zoveel als hun nog levende verwanten: de olifanten. Maar interessanter dan die overeenkomsten vonden de onderzoekers juist ook de verschillen, zegt co-auteur Thomas Gilbert, directeur van het Center for Evolutionary Hologenomics in Denemarken. „We vroegen ons af: waarom was de wolharige mammoet nu juist wolharig in plaats van extreem kaal?” De oplossing voor die vraag ligt weer in de gedetailleerde structuren die in het chromoglas bewaard zijn gebleven. Er is onderscheid te maken tussen compartimenten met actieve chromatine en compartimenten met inactieve chromatine. En de genen die betrokken zijn bij de vorming van haarzakjes – en dus bij de vorming van haar – bleken veel actiever dan bij olifanten.
De onderzoekers benadrukken dat het nu gevonden chromoglas waarschijnlijk bij heel veel ijstijddieren bewaard is gebleven; het is alleen nog nooit eerder waargenomen omdat de nu ontwikkelde genoomanalysetechniek nog niet bestond. Mogelijk, zo speculeren ze, is zelfs in mummies chromoglas aanwezig: die zijn in feite kunstmatig gevriesdroogd.
