과학자들은 털북숭이 매머드의 몸에서 고대 RNA를 추출합니다

때는 2012년이었다. 러브 달렌스톡홀름 대학의 고생물학자인 그는 시베리아 동부의 실험실 테이블에서 특별한 표본을 처음으로 발견했습니다.

“우리 러시아 협력자들은 ‘이 방으로 오세요’라고 말했습니다.”라고 그는 회상합니다. “들어가보니 거기에는 죽은 매머드가 누워 있습니다. 어제 죽은 것 같지는 않지만 보존 상태가 너무 좋아서 눈을 믿을 수가 없습니다. 이것을 보는 것은 일종의 성스러운 지옥의 순간입니다.”

이 동물은 시베리아 해안 근처의 영구 동토층 절벽에서 녹고 있는 것으로 발견되었습니다. 이는 약 39,000년 전 마지막 빙하기 동안 살았던 어린 매머드의 몸 전체와는 다릅니다.

그것은 수천년 동안 묻혀 있고 얼어붙은 채로 남아 있었습니다. 이제 저널에 발표된 논문에서 Dalén과 그의 동료들은 고대 매머드로부터 주목할만한 무언가, 즉 유전자를 단백질로 번역하고 빠르게 분해되는 분자인 RNA를 추출했다고 보고했습니다.

그 결과는 이 고대 매머드가 죽었을 때 세포 내부에서 무슨 일이 일어났는지 엿볼 수 있게 해줍니다.

매머드를 만드는 분자

러시아인들은 육안 검사를 통해 암컷으로 추정되는 동물의 이름을 유카(Yuka)라고 명명했습니다.

“뒷부분에 깊은 긁힌 자국이 있습니다”라고 Dalén은 말합니다. “살아있을 때 동굴사자에게 공격을 받아 쫓아갔을 수도 있고, 죽은 후에 동굴사자가 먹이를 먹고 있었을 수도 있습니다.”

수년에 걸쳐 다양한 연구자들이 “매머드를 만드는 방법에 대한 일종의 조리법”인 Yuka의 DNA를 연구하고 서열을 분석했다고 Dalén은 설명합니다. (그 DNA에는 특정 단백질을 만드는 지침을 전달하는 유전자가 포함되어 있습니다.)

그러나 그와 그의 동료들은 매머드의 방식, 즉 실제 매머드를 만들고 작동시키는 방법을 해석하는 작은 메신저 분자의 쇄도에 대해 궁금해했습니다.

“RNA 분자는 세포에 단백질을 만드는 방법과 시기를 지시합니다.”라고 Dalén은 말합니다.

유기체 신체의 대부분의 모든 세포는 동일한 DNA를 가지고 있습니다. 그러나 신체의 위치와 활동에 따라 세포는 서로 다르게 보이고 행동할 수 있습니다. “이 세포들을 다르게 만드는 것은 유전자가 켜지고 꺼지는 RNA 활동입니다.”라고 그는 말합니다. “이것이 간 세포와 근육 세포 등을 분리하는 것입니다.”

“특정 시점에 세포에 포함된 전체 RNA 세트는 매우 역동적이며 스트레스, 주간, 섭식, 수면, 오염 물질, 감염 등과 같은 여러 요인에 반응하여 빠르게 변할 수도 있습니다.”라고 말합니다. 에밀리오 마르몰 산체스코펜하겐 대학교 진화 홀로게노믹스 센터의 유전학자.

Dalén, Sánchez 및 그들의 팀은 고대 매머드에서 RNA를 추출할 수 있다면 매머드가 죽는 순간에 사용되었던 유전자의 스냅샷을 얻을 수 있을 것이라고 생각했습니다.

유일한 문제는 RNA가 일반적으로 오랫동안 머물지 않는다는 것입니다. RNA는 일반적으로 수천 년이 아닌 몇 분 또는 몇 시간 동안 생존하는 경향이 있습니다.

Dalén은 “매우 위험도가 높은 프로젝트처럼 느껴졌습니다.”라고 말했습니다. “하려고 노력하는 것은 완전히 미친 일처럼 보였습니다.”

그럼에도 불구하고 고대 RNA를 밝혀낸 연구는 소수에 불과합니다. “그래서 우리는 정말 잘 보존된 샘플이 있다면 이를 작동시킬 수 있는 기회가 있다는 것을 알았습니다.”라고 그는 말합니다.

RNA 공개 파티

Dalén과 그의 동료들은 Yuka를 포함한 10종의 서로 다른 매머드로부터 조직 샘플을 수집하고 RNA를 추출하기 위해 열심히 노력했습니다. 그 결과 나온 조각들은 모두 매우 짧았습니다. 처음에는 작았거나 얼어붙었음에도 불구하고 시간이 지나면서 부서졌기 때문입니다.

그런 다음 해당 세그먼트를 함께 연결하여 실제로 거대한 RNA인지 확인하는 어려운 작업이 수행되었습니다. Dalén은 “이러한 기가바이트 규모의 데이터를 모두 이해하기 위한 작업의 대부분은 계산 측면에 있습니다.”라고 말합니다.

그 분석의 반대편에는 틀림없이 털북숭이 매머드의 RNA가 있었다고 그는 말합니다.

그것의 대부분은 그것이 무엇인지, 어디서 왔는지 알기에는 너무 단편적이었지만, 매머드 중 세 마리는 분석하기에 충분한 물질을 가지고 있었습니다. 여기에는 근육 샘플을 채취한 유카도 포함됐다. 생성된 RNA는 지근(slow-twitch) 근육 기능 및 발달과 관련이 있었습니다. 그것은 안심이 되는 확인이었지만 놀라운 것은 아닙니다.

연구팀은 또한 어떤 종류의 스트레스에 반응하여 생성되었을 RNA도 발견했습니다.

Dalén은 “이는 동굴 사자가 동물을 쫓는 것과 일치하지만 물론 다른 설명도 있을 수 있습니다”라고 말합니다. “진흙 속에 갇히면 빠져나오려고 근육이 스트레스를 받게 된다. 그러니까 죽음의 순간에 근육이 스트레스를 받았다고 할 수 있는데 왜 그런지는 잘 모르겠다.”

또한 Yuka의 RNA 중 일부는 Y 염색체에서 나왔습니다. 동물의 DNA를 자세히 관찰한 결과 X 염색체와 Y 염색체가 하나씩 있는 것으로 확인되었습니다.

“유전적으로 유카는 확실히 남성이었습니다.”라고 Dalén은 말했습니다. “이론적으로 유카는 암컷으로 발달했을 수도 있습니다. 하지만 육안 검사를 해보니 그 중요한 형태학적 부분이 누락되었을 가능성이 더 높으니 그렇게 합시다.”

Dalén은 이 결과가 현재 멸종된 동물에서 어떤 유전자가 활성화되었는지를 알 수 있다는 놀라운 원리 증명이라고 말했습니다.

“실제로 세포가 죽은 순간에 세포 내부에서 진행되는 과정을 볼 수 있습니다”라고 그는 말합니다. “그리고 이러한 과정은 40,000년 동안 제 시간에 동결되었습니다.”

마아나사 라가반이번 연구에 참여하지 않은 시카고 대학의 고생물학자인 그는 여기서 연구된 샘플은 잘 보존되어 있었고 상당히 깨끗한 환경에서 나온 것이라고 지적했습니다. 그녀는 생물 다양성이 풍부하지만 보존 상태가 더 나쁜 온대 및 열대 지역에서 수집된 표본에 동일한 기술을 적용할 수 있는지 여부에 대해서는 확신이 없습니다.

그럼에도 불구하고 Raghavan은 이 작업이 “모든 종류의 기술적 장벽이 무너진다는 점에서 훌륭하다”고 말했습니다. 그녀는 앞으로 이 매머드 표본과 다른 매머드 표본에 대한 RNA 연구를 통해 매머드 종을 멸종시킨 원인에 대한 통찰력을 얻을 수 있을 것이라고 말했습니다.

마리아 아빌라 아르코스이번 연구에 참여하지 않은 멕시코 국립자치대학교(National Autonomous University of Mexico)의 진화유전학자인 그는 이 접근법이 오래 전에 사라진 종에 대한 새로운 통찰력을 제공한다고 말했습니다.

“이러한 정보를 통해 우리는 이 생물들이 어떻게 살았으며 환경에 어떻게 적응했는지 더 잘 이해할 수 있게 되었습니다.”라고 그녀는 말합니다.

그녀는 결과에 매우 기뻐하고 있습니다. 이는 매머드뿐만이 아닙니다. 그녀는 이것이 고대 RNA 바이러스에 대한 잠재적 연구의 길을 제시한다고 말했습니다.

Ávila Arcos는 “에볼라, 코로나19, 인플루엔자와 같은 매우 중요한 병원체는 RNA 게놈을 가지고 있습니다.”라고 말합니다. “그들은 매우 빠르게 돌연변이를 일으킵니다. 그러나 우리가 그들의 진화나 이 바이러스가 과거에 인구에 어떤 영향을 미쳤는지 이해하려면 고대 샘플에서 유전 물질인 RNA를 복구할 수 있어야 합니다.”

즉, 유카의 RNA는 우리가 자신의 과거를 생각해 볼 수 있는 창을 열었고, 동시에 과학자들은 앞으로 있을 모든 발견에 대해 꿈꿀 수 있게 되었습니다.