O primeiro sinal de que Erez Lieberman Aiden e sua equipe estavam em algo especial foi o penteado da fera da era do gelo. Peles de mamute lanoso que congelaram, descongelaram e recongelaram tendem a ficar carecas. Mas o mamute que havia perecido há cerca de 52.000 anos na Sibéria havia retido um emaranhado de pelos castanhos sobre grande parte de seu corpo, sugerindo que ele havia permanecido congelado desde que o animal morreu.
Quanto mais perto os cientistas olhavam, mais maravilhas eles viam. Um microscópio revelou os folículos capilares do mamute. Olhando ainda mais de perto, eles viram laços de cromatina — o DNA e as proteínas que compõem os cromossomos — preservados em um estado semelhante ao vidro, no qual as moléculas são compactadas firmemente.
A partir daquele pedaço requintado de pele, os pesquisadores montaram o genoma do mamute e a arquitetura 3D de seus cromossomos. A estrutura se assemelha muito à dos elefantes modernos e mostrou o genoma em ação, revelando pistas sobre quais genes estavam ativos na pele do mamute, como Aiden, diretor do Center for Genome Architecture do Baylor College of Medicine (BCM), e colegas relatam na edição de 11 de julho da Cell . "Este é um resultado fantástico que tem o potencial de se tornar um verdadeiro marco", diz Michael Hofreiter, um geneticista evolucionista da Universidade de Potsdam que não estava envolvido no estudo.
Conhecer a estrutura do genoma do mamute pode dar ânimo a esforços controversos para ressuscitar a fera. De modo mais geral, diz Hofreiter, os resultados podem “mover a pesquisa sobre espécies extintas para a frente de maneiras que há muito tempo queríamos”. “A próxima grande vanguarda no campo virá da nova química para desvendar fósseis de tempo mais profundo”, com mais de 1 milhão de anos, acrescenta Hendrik Poinar, um geneticista evolucionista da Universidade McMaster que também não estava envolvido no estudo.
Vidro de cromatina, ou “chromoglass”, como os pesquisadores o chamam, pode se formar em tecidos que foram dessecados como carne seca, diz o coautor Marc Martí-Renom, geneticista estrutural do Centro Nacional Espanhol de Análise Genômica (CNAG). “Acreditamos que a desidratação é o elemento-chave aqui”, não a temperatura, ele diz. Tal dessecação pode ter ocorrido em outros restos no vasto depósito de carne de permafrost da Sibéria, e talvez em restos não congelados, como múmias egípcias.
A busca por cromossomos perdidos há muito tempo começou há uma década, quando Aiden, junto com Olga Dudchenko da BCM e Tom Gilbert da Universidade de Copenhagen, procuraram aplicar ao DNA antigo uma técnica chamada Hi-C que Aiden ajudou a desenvolver. Hi-C oferece uma maneira de sequenciar genomas em 3D. No sequenciamento de DNA comum, a estrutura espacial do DNA de um organismo é perdida. "Imagine que você tem um quebra-cabeça com 3 bilhões de peças, mas não tem a imagem do quebra-cabeça final para trabalhar", diz Martí-Renom. Hi-C une quimicamente partes de um genoma que estão naturalmente em contato, dando "uma aproximação dessa imagem antes de você começar a juntar as peças do quebra-cabeça". Pesquisadores capazes de ver a estrutura do DNA nessa escala podem montar genomas usando apenas dados Hi-C.
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A equipe decidiu modificar seu protocolo Hi-C para amostras antigas. Mas o “PaleoHi-C” só funcionaria se a cromatina tivesse mantido sua estrutura 3D. A equipe sondou inúmeras amostras de tecido de mamute e espécimes de museu — sem sucesso. “Foram anos e anos de fracasso”, diz a coautora do BCM, Cynthia Pérez Estrada.
Eles finalmente encontraram o resultado depois que o coautor Love Dalén, um geneticista evolucionista do Centro de Paleogenética em Estocolmo, os colocou no mamute de pelo castanho que cientistas russos escavaram na Sibéria em 2018. A equipe também estudou amostras de outro mamute, que foi aclamado como o espécime mais bem preservado de todos os tempos: uma jovem fêmea apelidada de Yuka, encontrada perto do Mar de Laptev em 2010 por Yukagirs locais. Juntos, os dois mamutes revelaram "um novo tipo de fóssil", que preserva a estrutura 3D e longas sequências de DNA, diz Aiden: "Cromossomos fósseis que abrangem uma sequência de um milhão de vezes maior do que os fragmentos de DNA antigos típicos".
Os resultados confirmam que os mamutes, assim como os elefantes modernos, tinham 28 cromossomos. Os genomas têm estruturas “quase idênticas”, diz Gilbert. “Chato para nós, mas ótimo para o pessoal da desextinção.” Por exemplo, a empresa de biotecnologia Colossal Biosciences está planejando unir genes quintessenciais de mamutes no genoma do elefante — uma tarefa facilitada pelos cromossomos de primos-beijadores — e então usar elefantes modernos como mães substitutas para dar à luz uma criatura parecida com um mamute.
Além disso, a arquitetura do genoma “diz muito sobre a função”, diz Aiden. “Podemos descobrir quais genes estavam ativos e quais estavam inativos.” Isso porque os cromossomos são segregados em diferentes bairros para genes ativos e inativos — compartimentos ainda discerníveis após 52.000 anos. A equipe de Aiden inferiu que a expressão de genes ligados ao desenvolvimento do folículo piloso foi alterada na pele do mamute em comparação com a pele do elefante.
Enquanto isso, a equipe buscou entender melhor as condições que dão origem ao cromovidro. Normalmente, após a morte, as moléculas de cromatina se separam e se difundem pela matriz celular, como açúcar se dissolvendo em café quente. "Nossa hipótese é que quando tecidos como esses são resfriados e desidratados, um congestionamento molecular pode se desenvolver e ficar tão ruim que a difusão quase para totalmente", diz Aiden. (Essa condição também protege as células de micróbios que quebram material orgânico, ele diz.) Os físicos chamam esse material de "vidro". Para testar a ideia, a equipe pegou fígado bovino desidratado, armazenou-o por um ano em temperatura ambiente e confirmou que os cromossomos mantiveram seu padrão de dobramento original. Eles confirmaram de brincadeira que era durável atropelando o charque caseiro com um carro, mergulhando-o em ácido, golpeando-o com uma bola rápida e explodindo-o com uma espingarda. "Em nanoescala, a arquitetura dos cromossomos está perfeitamente intacta", diz Aiden.
Ainda assim, tais cápsulas do tempo moleculares não apareceram em outros espécimes antigos. Mais amostras, de tecidos que não sejam pele, podem ser necessárias para ressuscitar uma fera parecida com um mamute. “A expressão genética em outros tecidos é uma grande incógnita”, diz o coautor Juan Antonio Rodríguez, também em Copenhagen.
Assim, Hofreiter diz: "A questão mais importante" é se este estudo "continuará sendo uma curiosidade anedótica que é interessante, mas cientificamente é um beco sem saída". Poinar é otimista: ele prevê que, à medida que o permafrost siberiano derrete, "mais restos surgirão e podem ser passíveis de Hi-C". Para os fãs de mamutes, as perspectivas de ouvir o rugido daquela magnífica fera da era glacial ficaram um pouco mais brilhantes.
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