Blíží se oživení vakovlka? Vědci poprvé izolovali jeho RNA

Vědci pod vedením Emilia Mármola-Sáncheze z Institutu Karolinska ve Stockholmu poprvé úspěšně extrahovali a dekódovali RNA z vyhynulého zvířete, konkrétně z vakovlka tasmánského (Thylacinus cynocephalus).

Vakovlk tasmánský byl vačnatec, který patřil mezi vrcholové predátory v Austrálii, Tasmánii a Nové Guineji, ovšem kvůli lovu, ztrátě stanovišť, roztříštění populace, konkurenci lidí, domácích psů a psů dingo a nemocem (právě od psů dingo a domácích psů) vyhynul.

Vedle fosilních a subfosilních nálezů dokazují rozšíření vakovlků na australském kontinentu i jejich vyobrazení na skalách Aboriginci, tedy prvními lidskými obyvateli Austrálie.

Malba vakovlka ve skalách Ubirr, Národní park Kakadu, severní Austrálie

Zdroj: nettispaghetti

Štafetu největšího původního predátora Tasmánie tak přebral ďábel medvědovitý (Sarcophilus harrisii), kterého můžete znát třeba z pražské zoologické zahrady.

Poslední známý vakovlk (o jeho pohlaví i jménu se vedou spory, ale pravděpodobně se jednalo o samici) uhynul 7. září 1936 v Hobartské zoologické zahradě, pravděpodobně kvůli zanedbání péče, kdy byl držen v oploceném výběhu bez přístřešku.

Odhaduje se, že z pevninské Austrálie vymizel před 2 000 lety, tedy ještě před příchodem Evropanů.

Jelikož byla Tasmánie poměrně řídce obydlena, tak při příchodu Evropanů se populace vakovlka odhaduje na přibližně 5 000 jedinců.

Vědci ze Švédska dokázali ze 130 let starého muzejního exempláře izolovat části RNA, která je zodpovědná za přenos informace z úrovně nukleových kyselin do proteinů.

Výsledky vědců ze Švédska tak vrhají nové světlo na biologii vakovlka, ale i naději na jeho reextinci, tedy návratu vyhynulého tvora zpět do divočiny Tasmánie.

Vakovlk tasmánský byl typický svými pruhy na zadní polovině těla, vytrvalostí a podobností s psovitými šelmami (tzv. konvergentní evoluce). Vakovlk mohl otevřít čelisti o více než 80 stupňů, což ještě více pomohlo jeho očerňování chovateli ovcí, což na konci 19. století vedlo tasmánskou vládu k vypsání odměny ve výši £1 za hlavu dospělého vakovlka a po deseti šilincích za vakovlče.

Celkem bylo vyplaceno 2184 odměn, ale vakovlků bylo zabito více.

Vládní ochrany se dostalo tomuto záhadnému vačnatci z řádu Kunovců (Dasyuromorphia) až 10. července 1937, tedy 59 dní před úhynem posledního známého vakovlka.

Od té doby se objevila řada „zaručených“ pozorování vakovlka v Tasmánii, ale vzhledem k několika výpravám a rozšíření moderních technologiích je jeho vyhynutí jasně prokázané. IUCN prohlásila vakovlka za vyhynulého v roce 1982, tasmánská vláda v roce 1986.

V reextinkci vakovlka může hrát velkou roli i naše Karlova univerzita, která vlastní 4 embrya vakovlka, která získala v roce 1897. Jejich výhodou je dobrá zachovalost, což přispívá k poznání prenatálního vývoje vakovlka. Ve zbytku světa je takových embryí pouze 16.

V posledních letech výzkumníci zmapovali genetický plán vakovlkova genetického programu. Vedle vakovlka je znám i genom dalších vyhynulých zvířat, například mamuta srstnatého (Mammuthus primigenius), u kterého jsou vědci dál než u vakovlka tasmánského. Ale všechny předešlé studie se zaměřovali především na DNA. "Pouze RNA může odhalit, jak buňky organismu skutečně fungovaly, říká vedoucí genetik Emilio Mármol-Sánchez, genetik z Karolinska Institute ve Stockholmu. „Vidíte skutečnou biologii buňky,“ dodal

V roce 2020 Mármol-Sánchez a kolegové narazili na vzorek thylacinu uložený v Přírodovědném muzeu ve Stockholmu. „Bylo to tam ve skříni,“ říká Mármol-Sánchez, tehdy na Stockholmské univerzitě a Centru pro paleogenetiku ve Stockholmu.

Tým odebral šest malých vzorků kůže a svaloviny z vysušeného zvířete. Zpět v laboratoři vědci rozdrtili každý vzorek na prášek a přidali chemikálie, které izolovaly nukleotidy, stavební kameny RNA. Dále tým použil počítačový algoritmus k porovnání těchto řetězců nukleotidů nebo sekvencí s databází obsahující genomy tisíců zvířat, rostlin, hub, bakterií a virů - včetně vakovlka.

Tým dospěl k závěru, že zhruba 70 procent sekvencí RNA, které našli, patřil spolehlivě vakovlkovi, s určitou kontaminací z lidské RNA, protože se vzorkem vakovlka bylo opakovaně manipulováno.

Jejich analýza odhalila různé proteiny kódující molekuly RNA v jejich vzorcích kůže a svalů. To dává smysl, říká Mármol-Sánchez. „Svalové buňky a kožní buňky mají v těle zcela odlišné funkce.“ Například výzkumníci přesně určili molekuly RNA, které kódovaly buňky, aby vytvořily pomalé svalové vlákno, což pomáhá s vytrvalostí zvířete.

Tým také našel více než 250 specifických krátkých molekul RNA známých jako mikroRNA, které měl pouze vakovlk. „Tyto sekvence RNA regulují fungování buněk“, dodal veoducí výzkumu Mármol-Sánchez. „Jsou to buněční policisté.“

To jsou působivé výsledky, říká Andrew Pask, vývojový biolog z University of Melbourne v Austrálii, který se na výzkumu nepodílel. Andrew Pask je vedoucím pracovníkem projekt u TIGRR (Thylacine Integrated Genomic Restoration Research), která má za cíl „znovuoživení“ vakovlka a dále dodává: „Mnoho výzkumníků nikdy ani nehledá RNA, je mnohem méně stabilní než DNA. Navíc byl vzorek skladován při pokojové teplotě, cože dělá výsledky dvojnásobně působivé.“

Vzorky RNA často bývají extrahovány ze sterilních nebo zmrazených podmínkách. (RNA byla dříve extrahována ze vzorků existujících druhů konzervovaných v alkoholu nebo ledu.) „Změnilo to způsob, jakým se díváme na muzejní a archivní vzorky.“

Právě Andrew Paskovi se v roce 2008 s týmem výzkumníků z Melbournské a Texaské univerzity podařilo izolovat funkční enhancer z genu pro řetězec alfa-kolagenu typu II, získaného ze sto let starých tkání vakovlka naloženého v ethanolu. Genetický materiál úspěšně fungoval v transgenních myších.

V roce 2008 pak tým z Pensylvánské státní univerzity pod vedením Webba Millera podařilo úspěšně sekvenovat mitochondriální DNA vakovlka ze dvou muzejních exemplářů.

Právě v rámci projektu TIGRR se Pask a jeho tým doufají, že znovuoživí vakovlka a navrátí ho do přírody Tasmánie. Jejich plán zahrnuje úpravu genů jednoho z žijících příbuzných vakomyši tlustoocasé (Sminthopsis crassicaudata).

Nové poznatky od týmu Stockholmské univerzity by mohly velmi doplnit úsilí vědců z projektu TIGRR, jehož vedoucí Andrew Pask komentoval výzkum: „Je to úplně nová vrstva informací, která poodhaluje geny, které ovládají vlastnosti a rysy zvířete.“

Zdroje:

Nature: Tasmanian tiger RNA is first to be recovered from an extinct animal

Mármol-Sánchez, E. et al. Genome Res. https://doi.org/10.1101/gr.277663.123 (2023).