Die raue Haut eines 52.000 Jahre alten Wollmammuts mit Vokuhila-Frisur ist nicht viel anzusehen, sagt die Genetikerin Olga Dudchenko – aber die darin enthaltenen Informationen sind von unschätzbarem Wert.
Die Probe stammt von einem Mammutweibchen, das 2018 aus dem sibirischen Permafrost ausgegraben wurde, und umfasst behaarte Haut um die linke Seite ihres Kopfes, einschließlich des Ohrs.
„Das ist nichts, was man ansehen und worüber man staunen kann“, sagte Dudchenko vom Baylor College of Medicine in Texas Als es passierte Gastmoderator Peter Armstrong.
„Die wahre Überraschung liegt im Inneren.“
Als Dudchenko und seine Kollegen die Proben vergrößerten, entdeckten sie fossile Chromosomen, die so perfekt erhalten waren, dass die Forscher erstmals das Genom des Wollmammuts in 3D rekonstruieren konnten.
Veröffentlicht in der Zeitschrift CellDiese Ergebnisse zeichnen nicht nur ein bemerkenswert detailliertes Bild der Genetik des Wollhaarmammuts, sondern könnten auch Auswirkungen darauf haben, wie wir andere alte Lebensformen verstehen.
„Wir haben es mit einer neuen Art von Fossil zu tun“, sagte Dudchenko. „Ich hoffe, dass es viele solcher Proben gibt, die bei Mammuts und anderen Arten noch nicht entdeckt wurden.“
Die Wissenschaft vom Beef Jerky
Wissenschaftler haben bereits früher antike DNA entdeckt und untersucht. Da die DNA-Moleküle jedoch unmittelbar nach dem Tod abgebaut werden, sind die bisher gewonnenen Proben stark fragmentiert, und ihre Untersuchung gleicht dem Versuch, aus zerbrochenem Glas ein Buntglasgemälde zu rekonstruieren.
All das änderte sich mit der Entdeckung von Chris Waddle, einem Wollhaarmammut, das vor sechs Jahren in Sibirien gefunden wurde. Seine Haut ist mit Haaren bedeckt, die auf dem Rücken länger erscheinen, was die Wissenschaftler, die es entdeckten, dazu inspirierte, es nach dem englischen Fußballspieler zu benennen, der für sein Vokuhila-Haar berühmt war.
Mammuthautzellen, die durch gefrorene Erdschichten konserviert werden, bleiben intakt. Und darin entdeckten Dudchenko und seine Kollegen versteinerte Chromosomen oder DNA-Pakete, die mehrere Jahrtausende lang eingefroren waren.
Das Team vermutet, dass die Chromosomen zusammengeblieben sind, weil die Überreste des Mammuts durch die Schicht gefrorener Erde, die seinen Körper nach dem Tod bedeckte, auf natürliche Weise gefroren und getrocknet wurden. Niedrige Temperaturen verlangsamen die Bewegung der Moleküle beim Abbau, und die trockene Tundra trocknet die Haut aus und verwandelt sie im Wesentlichen in ein großes Stück Trockenfleisch vom Rind.
„Spaß beiseite, hinter Trockenfleisch vom Rind steckt viel Wissenschaft … und alles hängt davon ab, wie man Wasser entsorgt“, sagt Dudchenko. „Das gibt uns einen Hinweis darauf, dass dies möglicherweise auch der Grund für den außergewöhnlichen Erhaltungsgrad dieser Mammuts ist.“
Um ihre Theorie zu testen, verwendeten die Wissenschaftler gefriergetrocknetes Trockenfleisch vom Rind – und versuchten ihr Bestes, es zu zerkleinern.
„Wir haben mit Gewehren auf ihn geschossen. Wir haben ihn mit einem Auto angefahren. Wir haben einen ehemaligen Starting Pitcher für die Houston Astros Wirf dort einen schnellen Ball“, Co-Autorin Cynthia Pérez Estrada von der Rice University “, heißt es in einer Pressemitteilung.
„Jedes Mal zerbrach das Trockenfleisch in kleine Stücke – es zersplitterte wie Glas. Aber im Nanomaßstab sind die Chromosomen intakt und unverändert. Das ist der Grund, warum diese Fossilien überleben können. Deshalb sind sie 52.000 Jahre später noch da und warten nur darauf, dass wir sie finden.“
Das Team entdeckte außerdem intakte Chromosomenfossilien in den Überresten eines weiteren 39.000 Jahre alten Mammuts, Yuka, das 2010 in Sibirien entdeckt wurde und eines der am besten erhaltenen Mammuts ist, die jemals gefunden wurden.
„Was wir hier zeigen, ist, dass diese Art von Informationen über den Aufbau der DNA bei sehr alten Arten nicht aus der Geschichte gelöscht wurden“, sagte Dudchenko.
Was haben Wissenschaftler über Mammuts gelernt?
Durch die Rekonstruktion des Genoms stellte das Team fest, dass das Wollmammut 28 Chromosomen hatte, genau wie sein nächster lebender Verwandter, der Asiatische Elefant.
Wissenschaftler konnten auch feststellen, welche Gene des Mammuts aktiv waren, als es starb, und so einige wichtige Unterschiede zwischen Elefanten und Mammuts erklären.
Mammuts verfügen beispielsweise über Gene, die die Entwicklung von Schweißdrüsen und Haarfollikeln aktivieren. Dies könnte möglicherweise erklären, warum das Wollhaarmammut so behaart war und wie es in kalten Umgebungen überlebte.
Hendrik Poinar, ein Evolutionsbiologe an der McMaster University in Hamilton, Ontario, der nicht an der Forschung beteiligt war, nannte es „fantastische Arbeit“.
„Die von ihnen verwendete Methodik könnte die Art und Weise verändern, wie wir auf fossile DNA aus schwierigeren Überresten zugreifen“, sagte Poinar, der Mammuts mithilfe von Isotopen in ihren Stoßzähnen untersucht hat, per E-Mail gegenüber CBC.
Durch die Kenntnis der genetischen Unterschiede zwischen Elefanten und Mammuts können Wissenschaftler laut Poinar „beginnen, Verhaltensunterschiede zwischen den beiden Arten aufzudecken und herauszufinden, wie sie sich voneinander unterschieden.“
Dies, sagt er, bringt uns der „Ausrottung“ der Art einen Schritt näher – bezieht sich auf die laufenden Bemühungen, Elefanten-Mammut-Hybriden zu schaffen unter Verwendung von Mammut-DNA.
Dudchenko sagte, die Rückkehr des Mammuts sei nicht eines der Ziele seiner Mannschaft.
„Das haben wir im Rahmen dieser Arbeit nicht vor“, sagte er. „Die grundlegende Biologie, die wir aus dieser Forschung über Mammuts gelernt haben, ist meiner Meinung nach jedoch ein Schritt in diese Richtung.“
