Lähes miljoona vuotta vanha hevosen dna rikkoi ennätyksiä

Dna
Teksti
Marko Hamilo
Kaksi palaa 700 000 vuotta vanhaa hevosen luuta juuri ennen kuin niistä eristettiin dna:ta. Kuva Ludovic Orlando.

Kansainvälinen tutkimusryhmä on onnistunut lukemaan hevosen koko genomin noin 700 000 vuotta vanhasta luupalasesta. Kööpenhaminan yliopiston tutkija Ludovic Orlando kollegoineen sai eristettyä kelvollisen dna-näytteen arviolta 560-780 tuhatta vuotta vanhan hevosen luista.

Nature-lehdessä raportoidun tutkimuksen dna-näyte on lähes kymmenen kertaa vanhempi kuin aiempi dna-ennätys, 80 000 vuotta vanhan denisovanihmisen genomin emäsjärjestyksen määritys sormen luusta.

Tämän pleistoseenin keskivaiheen hevosen luunpalaset löytyivät arktisesta ikiroudasta Kanadan Thistle Creekistä. Tutkijat vertasivat sen perimää myöhäisen pleistoseenin hevoseen noin 43 000 vuoden takaa. Vertailuja tehtiin myös przewalskinhevoseen eli aasianvillihevoseen, joka on ainoa luonnossa säilynyt villihevonen. Tutkijat vertasivat dna:ta vielä viiteen kesyhevosrotuun sekä aasiin.

Tutkimus osoitti muun muassa, että viimeinen Equus-suvun yhteinen kantamuoto eli yli neljä miljoonaa vuotta sitten, kun aiempi arvio oli noin kaksi miljoonaa vuotta. Equus-sukuun kuuluvat hevosten lisäksi esimerkiksi aasit ja seeprat.

Aasiin johtanut kehityslinja erosi kesyhevoseen johtaneesta linjasta ensimmäisenä jo yli neljä miljoonaa vuotta sitten. Lopulta ihminen kesytti hevosen todennäköisimmin 5 500-6 000 vuotta sitten.

Orlandon ryhmä pystyi myös tunnistamaan hevosen genomista alueita, jotka kesyhevosella ovat joutuneet positiivisen valintapaineen kohteeksi. Osa niistä on todennäköisesti kesyttämisen tuotteita. Dna-jäljen avulla oli lisäksi mahdollista päätellä että villihevosten kannat ovat vaihdelleet voimakkaasti useisiin otteisiin viimeisten kahden miljoonan vuoden aikana.

Tutkimus osoitti myös, että aasianvillihevosen dna:ssa on säilynyt melkoisen paljon monimuotoisuutta. Se on hyvä uutinen lajin suojelun kannalta.

Orlandon ryhmän tutkimuksen merkitys on kuitenkin hevosten suvun evoluutiota laajempi. Tätä ennen monet tutkijat ovat pitäneet näin vanhojen dna-näytteiden lukemista koko genomin laajuudelta mahdottomana haasteena, koska kaksoiskierteinen, ketjumainen dna-molekyyli pilkkoontuu nopeasti yhä pienemmiksi ja lopulta lukukelvottomiksi pätkiksi.

Dna:n hajoaminen alkaa heti eliön kuoleman jälkeen, kun elimistön omat mekanismit eivät ole sitä estämässä. Sen aloittavat organismin omat entsyymit, ja työtä jatkavat sen jälkeen erilaisten pieneliöiden entsyymit.

Pilkkoutumisprosessiin vaikuttavat monet ympäristötekijät, kuten eri mikro-organismien läsnäolo, se, onko paikalla happea ja juoksevaa vettä, sekä happamuus (pH) ja lämpötila. Mitä kylmempi ympäristö, sitä hitaammin dna yleensä pilkkoutuu.

Nature-lehdessä varsinaista tutkimusraporttia kommentoivassa uutisartikkelissa uusiseelantilaisen Aucklandin yliopiston tutkija Craig Millar ja australialaisen Griffithin yliopiston tutkija David Lambert toteavat, että aiemman tutkimuksen mukaan erittäin kylmissä olosuhteissa pysyneen luunpalasen dna:sta voisi olla mahdollista lukea eliön koko genomi jopa yli miljoonan vuoden takaa.

Millarin ja Lambertin mukaan Orlandon tutkimustulos viittaa siihen, että sopivissa ympäristöoloissa jopa miljoonia vuosia vanha dna voi pysyä luettavassa muodossa, kun dna-analyysissä sovelletaan uusimpia teknologioita, niin sanottua toisen sukupolven dna-sekvensointia. Jos jopa useita miljoonia vuosia vanhojen näytteiden lukeminen on mahdollista, tutkijoille avautuu aivan uusia näkymiä pleistoseenin keskivaiheen eläinten evoluutioon.

Erityisen mielenkiintoista olisi Millarin ja Lambertin mukaan uusien dna-tekniikoiden ja soveltaminen ihmisen suvun tutkimukseen, jos sopivissa, kylmissä olosuhteissa säilyneitä näytteitä löydetään. Tällaisia herkkupaloja olisivat esimerkiksi heidelberginihmisen (Homo heidelbergensis) tai pystyihmisen (Homo erectus) dna-näytteet.

Ihmisen ja lähimpien sukulaistemme simpanssien ja bonobojen sukuhaarat erkaantuivat toisistaan noin seitsemän miljoonaa vuotta sitten.

Yhdessä viime vuosina tehtyjen denisovanihmisen ja neandertalinihmisen dna-analyysien kanssa heidelberginihmisen ja pystyihmisen dna valaisisi epäilemättä ihmisen ja ihmisen lähisukulaisten evoluutiota – samaan tapaan kuin Orlandon ryhmän tutkimus toi selvyyttä hevosen suvun evoluutioon, Millar ja Lambert kirjoittavat.