Nästan hundra gener har gått förlorade under den ullhåriga mammutens evolution

En ny studie visar att 87 gener har påverkats av deletioner och korta insertioner under mammutens evolution. Forskarna noterar att deras fynd har konsekvenser för försöken att återuppliva utdöda arter. Studien publicerades idag i tidskriften iScience av forskare vid Centrum för paleogenetik i Stockholm, ett samarbete mellan Stockholms universitet och Naturhistoriska riksmuseet.

En av de mest diskuterade metoderna för att återuppliva utdöda arter är att använda genomredigeringstekniker som Crispr-Cas9 för att infoga genvarianter från en utdöd art i ett genom från dess levande släkting. Men resultaten i denna nya studie indikerar att man också kan behöva ta bort vissa gener för att bevara viktiga biologiska egenskaper samtidigt som man rekonstruerar en utdöd arts arvsmassa.

– Att redigera genomet hos en levande art för att efterlikna det från en utdöd släkting är inte lätt, det har vi vetat hela tiden. Men de här nya rönen visar verkligen på komplexiteten i de utmaningar som ligger framför oss, säger Love Dalén, professor i evolutionär genomik vid Centrum för paleogenetik.

Sekvenserat mammutgenom
Forskarna bakom studien har sekvenserat två nya sibiriska mammutgenom från den senaste istiden och jämfört dessa med totalt 33 tidigare publicerade genom från mammutar, asiatiska elefanter och afrikanska elefanter.

Att förlora en del av en gen, en gendeletion, kan påverka dess funktion. På liknande sätt så kan korta insertioner göra en gen oläslig. Resultaten visar att det finns tusentals delar av mammutens arvsmassa som saknas jämfört med arvsmassorna hos afrikanska och indiska elefanter (s.k. deletioner) samt även ett stort antal delar där det finns extra baser i DNA-koden (s.k. insertioner), och att dessa totalt omfattar mer än tre miljoner bokstäver i den genetiska koden. Sammantaget upptäckte forskarna att de flesta av dessa förändringar inte inträffat inom gener, vilket tyder på att de generellt har haft en negativ inverkan på mammuts livsduglighet.

– Men vi hittade också 84 gener som har påverkats av genomiska deletioner och tre som påverkats av korta insertioner. Dessa strukturella förändringar hade sannolikt en betydande inverkan på funktionen hos dessa gener, vilket kan ha bidragit till några av de anpassningar till miljön som den ullhåriga mammuten genomgick, säger Tom van der Valk, forskare vid Centrum för paleogenetik.

Förändring i funktionalitet kan ha varit viktig
Förändringen i funktionalitet i dessa 87 gener kan ha varit viktig för den ullhåriga mammuten i den utveckling som skedde för att mammuten skulle klara den kalla miljön i norr. Många egenskaper, som kroppsstorlek och köldtolerans, regleras av flera olika gener. Förluster av några av dessa gener kan därför påverka de processer som formar utvecklingen av dessa adaptiva egenskaper.

– Flera av generna som har påverkats är relaterade till klassiska egenskaper hos den ullhåriga mammuten, som till exempel pälsväxt och hårform, fettlagring samt skelettmorfologi och öronform, förklarar Marianne Dehasque, doktorand i mammutgenomik vid Centrum för paleogenetik.

Studien
”Evolutionary consequences of genomic deletions and insertions in the woolly mammoth genome”, iScience, Volume 25, ISSUE 8, 104826, August 19, 2022
https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)01098-7
DOI: 10.1016/j.isci.2022.104826

För ytterligare information:
Tom van der Valk, forskare i datadriven Life Science, Centrum för paleogenetik, Naturhistoriska riksmuseet, tel 072-280 88 48, e-post Tom.vanderValk@nrm.se

Marianne Dehasque, doktorand i zoologi, Centrum för paleogenetik, Stockholms universitet, tel 076-213 25 27, e-post marianne.dehasque@zoologi.su.se

Love Dalén, professor i evolutionär genomik, Centrum för paleogenetik, Stockholms universitet, tel 070-777 27 94, e-post love.dalen@zoologi.su.se