"Congelato nel tempo": l'antico RNA dimostra che Yuka il mammut non era affatto femmina / "Frozen in Time” Ancient RNA Shows Yuka the Mammoth Wasn’t Female After All
"Congelato nel tempo": l'antico RNA dimostra che Yuka il mammut non era affatto femmina / "Frozen in Time” Ancient RNA Shows Yuka the Mammoth Wasn’t Female After All
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Per decenni, i ricercatori hanno dato per scontato che l'RNA non sarebbe mai sopravvissuto all'era glaciale.
Ora, un gruppo dell'Università di Stoccolma ha recuperato RNA autentico da tessuti di mammut lanoso conservati nel permafrost siberiano. Lo studio dimostra che l'attività genica può essere letta anche da animali morti quasi 40.000 anni fa.
Perché l'antico RNA di un mammut lanoso è importante?
Il DNA antico ha rimodellato il modo in cui i ricercatori studiano gli animali estinti. I dati genomici di esemplari risalenti fino a due milioni di anni fa hanno contribuito a ricostruire le relazioni evolutive, i cambiamenti demografici e gli ambienti del passato. Tuttavia, il DNA mostra solo quali geni erano presenti in un organismo; non quali geni erano attivi al momento della morte. Queste informazioni sono codificate nell'RNA, una molecola che riflette l'attività genica all'interno delle cellule.
L'RNA era considerato fuori dalla portata della ricerca sull'era glaciale. Si degrada rapidamente dopo la morte ed è sensibile agli enzimi che lo degradano. Il campo si è basato principalmente su rari casi in cui campioni storici sono stati conservati in formalina od altri fissativi, ed i tentativi di recuperare l'RNA da animali antichi hanno prodotto dati limitati o di scarsa qualità.
Il presupposto era semplice: l'RNA recuperato da animali vissuti decine di migliaia di anni fa non avrebbe dovuto più esistere.
Tuttavia, i dati sull'attività genica aggiungerebbero un ulteriore livello informativo alla paleogenomica. Possono indicare il tipo di tessuto, lo stato metabolico e gli stress subiti da un animale verso la fine della sua vita. Potrebbero persino rivelare tracce di antichi virus a RNA nello stesso tessuto. Finora, questo tipo di prova è mancato nei mammiferi dell'era glaciale perché i ricercatori non disponevano né di un recupero affidabile dell'RNA né di un metodo chiaro per confermare l'autenticità dei frammenti.
"In precedenza avevamo spinto i limiti del recupero del DNA oltre un milione di anni. Ora volevamo esplorare se fosse possibile espandere il sequenziamento dell'RNA più indietro nel tempo rispetto a quanto fatto in studi precedenti", ha affermato l'autore senior del nuovo studio, il Dott. Love Dalén , professore di genomica evolutiva presso il Centro di Paleogenomica dell'Università di Stoccolma.
"Abbiamo avuto accesso a tessuti di mammut eccezionalmente ben conservati, rinvenuti nel permafrost siberiano, che speravamo contenessero ancora molecole di RNA congelate nel tempo", ha aggiunto l'autore principale, il dott. Emilio Mármol, ricercatore post-dottorato presso il Centro di paleogenomica dell'Università di Stoccolma.
Recupero di RNA antico dal tessuto del mammut lanoso
Dalén ed il suo gruppo hanno lavorato con 10 campioni di mammut lanoso del Pleistocene. Il set includeva pelle e muscoli prelevati da animali, datati tra 10.000 e 50.000 anni fa.
Le quantità di RNA erano basse, ma comunque misurabili, e 3 individui si sono distinti per qualità: il noto giovane " Yuka " (datato a circa 39.000 anni fa), il vitello di Oymyakon ed un esemplare soprannominato "Chris Waddle".
Prima di esaminare l'attività genica, i ricercatori hanno confermato l'autenticità dei segnali. L'RNA corrispondeva alle sequenze di mammut ed elefante, mostrava l'accorciamento previsto con l'età e presentava schemi di danno chimico tipici dell'RNA antico. Anche la contaminazione umana era inferiore allo 0,1%.
Yuka ha prodotto il trascrittoma più completo. Il gruppo ha rilevato 342 RNA codificanti proteine e 902 RNA non codificanti, collegati alla struttura muscolare ed al consumo di energia.
"Abbiamo trovato segni di stress cellulare, il che forse non sorprende, dato che ricerche precedenti avevano suggerito che Yuka fosse stato attaccato dai leoni delle caverne poco prima della sua morte", ha affermato Mármol.
I piccoli RNA hanno fornito informazioni ancora più approfondite.
"Gli RNA che non codificano per proteine, come i microRNA, sono stati tra le scoperte più entusiasmanti che abbiamo ottenuto", ha affermato il coautore Dr. Marc Friedländer , docente universitario presso l'Università di Stoccolma. "I microRNA specifici per i muscoli che abbiamo trovato nei tessuti dei mammut sono la prova diretta che la regolazione genica avveniva in tempo reale nell'antichità. È la prima volta che si ottiene un risultato del genere".
"Abbiamo trovato rare mutazioni in alcuni microRNA che hanno fornito una dimostrazione schiacciante della loro origine gigantesca. Abbiamo persino rilevato nuovi geni basandoci esclusivamente su prove di RNA, un'operazione mai tentata prima in resti così antichi", ha aggiunto il coautore Dott. Bastian Fromm , professore associato presso l'Università Artica della Norvegia.
Un risultato inaspettato è arrivato dalla determinazione del sesso. Precedenti descrizioni morfologiche etichettavano Yuka come femmina, ma le letture del DNA e dell'RNA del cromosoma Y mostravano che l'animale era biologicamente maschio.
Cosa rivela l'RNA antico sugli animali estinti
I risultati dimostrano che l'RNA può persistere per quasi 40.000 anni in condizioni estremamente stabili, sfidando la tesi consolidata secondo cui l'RNA scompare subito dopo la morte.
"Con l'RNA, possiamo ottenere prove dirette di quali geni siano 'attivati', offrendo uno sguardo sugli ultimi momenti di vita di un mammut che ha camminato sulla Terra durante l'ultima era glaciale. Queste sono informazioni che non possono essere ottenute solo dal DNA", ha affermato Mármol.
"I nostri risultati dimostrano che le molecole di RNA possono sopravvivere molto più a lungo di quanto si pensasse in precedenza. Ciò significa che sarà possibile sequenziare anche virus a RNA, come quelli dell'influenza e dei coronavirus, conservati nei resti dell'era glaciale", ha affermato Dalén.
Non tutti i campioni dello studio hanno prodotto dati utilizzabili, il che suggerisce che la conservazione dell'RNA dipende da condizioni rare e non sarà possibile nella maggior parte dei campioni antichi. Alcuni dei frammenti più piccoli rimangono inoltre difficili da classificare con piena certezza.
Tuttavia, lo studio fornisce un quadro per convalidare l'RNA antico e gestire dati altamente frammentati, che saranno utili per progetti futuri.
"Studi del genere potrebbero rimodellare radicalmente la nostra comprensione della megafauna estinta e di altre specie, svelando i numerosi strati nascosti della biologia rimasti congelati nel tempo fino ad ora", ha affermato Mármol.
ENGLISH
Ancient RNA revealed real-time gene activity in mammoths and confirmed that the famous specimen Yuka was actually male.
For decades, researchers assumed RNA would never survive the Ice Age.
Now, a team at Stockholm University has recovered authentic RNA from woolly mammoth tissues preserved in Siberian permafrost. The study shows that gene activity can be read from animals that died nearly 40,000 years ago.
Why does ancient RNA from a woolly mammoth matter?
Ancient DNA has reshaped how researchers study extinct animals. Genome data from specimens up to two million years old has helped reconstruct evolutionary relationships, population changes and past environments. However, DNA only shows which genes an organism carried; it does not show which genes were active at the time of death. That information is encoded in RNA, a molecule that reflects gene activity within cells.
RNA was considered beyond reach for Ice Age research. It breaks down quickly after death and is sensitive to enzymes that degrade it. The field has relied mainly on rare cases where historical samples were preserved in formalin or other fixatives, and attempts to recover RNA from ancient animals have produced limited or low-quality data.
The assumption was simple: RNA recovered from animals that lived tens of thousands of years ago should no longer exist.
Yet gene activity data would add an informative layer to paleogenomics. It can indicate tissue type, metabolic state and the stresses an animal experienced near the end of its life. It may even reveal traces of ancient RNA viruses in the same tissue. Until now, this type of evidence has been missing from Ice Age mammals because researchers lacked both confident RNA recovery and a clear method to confirm that any fragments were authentic.
“We have previously pushed the limits of DNA recovery past a million years. Now, we wanted to explore whether we could expand RNA sequencing further back in time than done in previous studies,” said senior author of the new study, Dr. Love Dalén, a professor in evolutionary genomics at the Centre for Paleogenomics in Stockholm University.
“We gained access to exceptionally well-preserved mammoth tissues unearthed from the Siberian permafrost, which we hoped would still contain RNA molecules frozen in time,” added lead author Dr. Emilio Mármol, a postdoctoral researcher at the Centre for Paleogenomics in Stockholm University.
Recovering ancient RNA from woolly mammoth tissue
Dalén and the team worked with 10 Pleistocene woolly mammoth samples. The set included skin and muscle taken from animals, dated between 10,000–50,000 years old.
RNA quantities were low, but still measurable, and 3 individuals stood out for quality: the well-known juvenile “Yuka” (dated to ~39,000 years old), the Oymyakon calf and a specimen nicknamed “Chris Waddle”.
Before examining gene activity, the researchers confirmed the signals were authentic. The RNA matched mammoth and elephant sequences, showed the expected shortening with age and carried chemical damage patterns typical of ancient RNA. Human contamination was also below 0.1%.
Yuka produced the most complete transcriptome. The team detected 342 protein-coding RNAs and 902 noncoding RNAs, linked to muscle structure and energy use.
“We found signs of cell stress, which is perhaps not surprising since previous research suggested that Yuka was attacked by cave lions shortly before his death,” said Mármol.
Small RNAs gave even more insight.
“RNAs that do not encode for proteins, such as microRNAs, were among the most exciting findings we got,” said co-author Dr. Marc Friedländer, a university lecturer at Stockholm University. “The muscle-specific microRNAs we found in mammoth tissues are direct evidence of gene regulation happening in real time in ancient times. It is the first time something like this has been achieved.”
“We found rare mutations in certain microRNAs that provided a smoking-gun demonstration of their mammoth origin. We even detected novel genes solely based on RNA evidence, something never before attempted in such ancient remains,” added co-author Dr. Bastian Fromm, an associate professor at the Arctic University of Norway.
One unexpected outcome came from sex determination. Earlier morphological descriptions labeled Yuka as female, yet DNA and RNA reads from the Y chromosome showed that the animal was biologically male.
What ancient RNA reveals about extinct animals
The results show that RNA can persist for nearly 40,000 years under extremely stable conditions, challenging the long-held view that RNA disappears soon after death.
“With RNA, we can obtain direct evidence of which genes are ‘turned on’, offering a glimpse into the final moments of life of a mammoth that walked the Earth during the last Ice Age. This is information that cannot be obtained from DNA alone,” said Mármol.
“Our results demonstrate that RNA molecules can survive much longer than previously thought. This means it will also be possible to sequence RNA viruses, such as influenza and coronaviruses, preserved in Ice Age remains,” said Dalén.
Not every specimen in the study produced usable data, suggesting that RNA preservation is dependent on rare conditions and will not be possible in most ancient samples. Some of the smallest fragments also remain difficult to classify with full confidence.
However, the study provides a framework for validating ancient RNA and dealing with highly fragmented data, which will be useful for future projects.
“Such studies could fundamentally reshape our understanding of extinct megafauna as well as other species, revealing the many hidden layers of biology that have remained frozen in time until now,” said Mármol.
Da:
https://www.technologynetworks.com/proteomics/news/frozen-in-time-ancient-rna-shows-yuka-the-mammoth-wasnt-female-after-all-407103
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