Zum ersten Mal erwähnten Wissenschaftler RNA von ausgestorbenen Tieren!

Zusammenfassung: Es ist von großer Bedeutung für die Wiederauferstehung ausgestorbener Tiere.

Autor: Prinzip

Wissenschaftler sind schon lange daran interessiert, RNA aus alten biologischen Proben zu extrahieren. Doch dieser Wunsch gestaltet sich schwieriger als gedacht. Im September 2023 gelang es Forschern in einem in der Fachzeitschrift Genome Research veröffentlichten Artikel erstmals, RNA aus einem Exemplar eines ausgestorbenen Tieres, des Tasmanischen Tigers, zu extrahieren und zu sequenzieren.

Ein in einem Museum gesammeltes Exemplar des Tasmanischen Tigers. (Foto/Emilio Mármol Sánchez (Foto) und Panagiotis Kalogeropoulos.)

Außergewöhnliche Arten

Der Beutelwolf (Thylacinus cynocephalus) war ein fleischfressendes Beuteltier mit einem Kiefer, der sich um mehr als 80 Grad öffnen ließ. Er sieht ein bisschen wie ein Hund aus, aber da sein braunes Fell an einigen Stellen gestreifte, tigerartige Markierungen aufweist, wird er auch Tasmanischer Tiger genannt.

Als wildes Tier am oberen Ende der Nahrungskette war der Tasmanische Tiger einst in Australien weit verbreitet. Doch leider wurden sie im 19. Jahrhundert oft von Menschen gejagt. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde auf die Tötung eines erwachsenen Tasmanischen Tigers ein Kopfgeld ausgesetzt, was zu einem kontinuierlichen Rückgang seiner Population führte. Der letzte bekannte Beutelwolf starb 1936 in einem Zoo in Tasmanien, Australien.

DNA vs. RNA

In den letzten Jahren ist es einigen Wissenschaftlern gelungen, die Genetik des Tasmanischen Tigers zu kartieren. Diese Studien basierten jedoch auf DNA, nicht auf RNA. Wie DNA kann RNA genetische Informationen transportieren und hat in Organismen viele andere Funktionen. Doch im Gegensatz zur DNA, die üblicherweise in doppelsträngiger Form vorkommt, liegt RNA normalerweise in einzelsträngiger Form vor. Relativ gesehen ist DNA relativ stabil und Wissenschaftler können alte DNA aus ausgestorbenen Organismen extrahieren, die vor mehr als einer Million Jahren lebten. RNA ist jedoch nicht sehr stabil und es gibt in der Natur viele Enzyme, die RNA zersetzen können, was es äußerst schwierig macht, RNA aus längst abgestorbenem Gewebe zu extrahieren.

Warum müssen wir RNA extrahieren? Denn RNA kann Forschern zusätzliche, bisher unerforschte Informationen über ausgestorbene Arten liefern. Beispielsweise verfügen unterschiedliche Zelltypen über unterschiedliche Messenger-RNAs, und RNA ist auch an den Regulationsmechanismen vieler Gene beteiligt.

RNA-Sequenz

In der neuen Studie analysierten die Forscher Exemplare des Beutelwolfs, die im Naturhistorischen Museum in Stockholm aufbewahrt werden. Dieses Exemplar wurde über ein Jahrhundert lang bei Raumtemperatur konserviert. Die Forscher entnahmen drei Muskelproben und drei Hautproben mit einem Gewicht von jeweils etwa 80 mg.

Angesichts des Alters und Erhaltungszustands der Proben erwarteten die Forscher eine erhebliche Fragmentierung der wahrscheinlich in der Gewebematrix vorhandenen historischen RNA-Sequenzen. Daher verwendeten sie für jede der sechs erhaltenen Gewebeproben ein RNA-Extraktionsprotokoll, das auf kleine RNA-Moleküle abzielt.

Die Forscher extrahierten und reinigten aus diesen Proben 81,9 Millionen bzw. 223,6 Millionen RNA-Fragmente. Nach dem Entfernen sich wiederholender und sehr kurzer Sequenzen identifizierten sie 1,5 Millionen RNA -Sequenzen aus Muskelgewebe und 2,8 Millionen RNA -Sequenzen aus Hautgewebe.

Sie konnten anhand der RNA in diesen verschiedenen Gewebetypen auch Unterschiede zwischen Haut- und Muskelgewebe erkennen. Wie erwartet enthielten die Hautproben hohe Konzentrationen von RNA, die mit Keratin (Proteine, die in Haut, Haaren und Nägeln vorkommen) assoziiert ist, während die Muskelproben hohe Konzentrationen von RNA enthielten, die mit myofibrillären Proteinen wie Aktin und Myosin assoziiert ist.

Bedeutung

Angesichts der Schwierigkeit, alte RNA zu extrahieren, ist dies zweifellos eine bemerkenswerte Leistung, insbesondere da diese Probe bei Raumtemperatur und nicht unter sterilen oder gefrorenen Bedingungen gelagert wurde. Die Ergebnisse dieser Studie haben mehrere wichtige Auswirkungen:

Erstens haben diese Erkenntnisse in gewissem Maße die Art und Weise verändert, wie Forscher die große Zahl der in Museen gesammelten Exemplare betrachten.

Zweitens entdeckten die Forscher auch Spuren von RNA-Viren, was die Tür zur Erforschung urzeitlicher Viren öffnete.

3. Diese Forschung hat der Entwicklung der Technologie zur Sequenzierung alter RNA neue Vitalität verliehen. Wenn die Technologie zur Erforschung alter RNA in der Zukunft ausgereifter ist, wird es möglich sein, durch die Kombination von DNA- und RNA-Sequenzierung eine neue Ära der antiken Genetik einzuläuten.

4. Die Ergebnisse dieser Studie liefern nicht nur neue Hinweise zur Biologie des Tasmanischen Tigers, sondern haben auch das Potenzial, Informationen für die Wiederauferstehung des Tasmanischen Tigers zu liefern.

Zwar ist es kurzfristig nicht zu erwarten, dass ausgestorbene Tiere wieder zum Leben erweckt werden, doch ist damit zu rechnen, dass es Forschern in naher Zukunft gelingen wird, RNA aus Zehntausende Jahre alten Mammutproben zu extrahieren, was neue Hoffnung auf eine Wiederauferstehung der Mammuts weckt.

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Autor: Prinzip

Gutachter: Ye Sheng, Professor der Universität für Luft- und Raumfahrt in Peking

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.