Het is het oudste DNA dat onderzoekers ooit hebben gesequencet.

Onderzoekers zijn erin geslaagd om uit de kiezen van twee – meer dan 1 miljoen jaar oude – mammoeten DNA te halen én dat DNA te sequencen. Dat is te lezen in het blad Nature. Het is een enorme primeur; nog nooit is zulk oud DNA in kaart gebracht.

Twee keer ouder
Eerder brachten onderzoekers al DNA dat tussen de 780.000 en 560.000 jaar oud was, in kaart. Maar het DNA waar ze zich nu over hebben gebogen, is tot wel twee keer ouder! De resten van de oudste mammoet waar de onderzoekers zich over bogen, zijn 1,65 miljoen jaar oud. De andere mammoet waar de onderzoekers een kies van bestudeerden, liep 1,34 miljoen jaar geleden rond. Daarnaast werd er ook DNA van een 0,87 miljoen jaar oude mammoet verkregen.


Dat het nu ‘plots’ gelukt is om DNA dat tot wel twee keer ouder is dan het oudste DNA dat hiervoor in kaart werd gebracht, te sequencen, heeft volgens onderzoeker Tom van der Valk drie redenen. “Het 780.000 tot 560.000 jaar oude DNA is geïsoleerd rond 2012. De laboratoriummethodes om DNA uit oude samples te halen zijn sindsdien verbeterd, waardoor we nu nog kleinere hoeveelheden DNA en nog kleinere DNA-fragmenten kunnen isoleren. Ten tweede is DNA-sequencing nu vele malen goedkoper dan toen, waardoor we veel meer data hebben kunnen genereren en het mammoet-DNA uit die data hebben kunnen ‘vissen’. Dit was tien jaar geleden financieel bijna onbetaalbaar geweest. Ten derde hebben we ook geluk gehad dat deze samples al die tijd in de permafrost bewaard zijn gebleven. De reden dat er nog DNA in de samples aanwezig was is omdat de omstandigheden waarschijnlijk perfect waren voor DNA-conservatie.”

Sequencen
Hoewel de resten dus in relatief goede staat zijn en er ook de nodige technologische vooruitgang is geboekt, was het nog een hele uitdaging om het DNA te sequencen, zo vertelt Van der Valk. “Ten eerste werk je met minieme hoeveelheden DNA, dus speciale laboratoriummethodes zijn nodig om dit DNA te isoleren. Ten tweede is het DNA beschadigd en gefragmenteerd. Zie het een beetje als een puzzel in elkaar zetten. Een puzzel van 100 stukjes is een stuk makkelijker dan dezelfde puzzel maar dan met 100.000 stukjes. We moeten dus speciale algoritmes gebruiken die alle stukjes nauwkeurig in elkaar kunnen zetten, en tegelijk rekening houden met beschadigingen in het DNA.”

Filteren
Ook moest er flink gefilterd worden. Want niet al het DNA dat onderzoekers uit de kiezen van de mammoeten haalden, was ook echt afkomstig van de mammoeten. “Het grootste deel van het DNA dat we in eerste instantie hebben gesequencet is afkomstig van micro-organismen.” Gelukkig kan dit microbiële DNA er vrij gemakkelijk uit worden gefilterd. En wel door te kijken naar de eigenschappen van de eerder al volledig in kaart gebrachte genomen van Afrikaanse en Aziatische olifanten. De DNA-code van olifanten is namelijk heel anders dan die van micro-organismen. “Vervolgens hebben we al het overige DNA vergelijken met dat van olifanten en van andere mammoet-genomen van veel jongere samples (jonger than 50.000 jaar). We wisten dus al hoe mammoet-DNA er uitziet. Op die manier konden we alle stukjes DNA afkomstig van de mammoet in onze samples nauwkeurig in kaart brengen. De DNA-fragmenten waar we niet met zekerheid van konden zeggen dat het mammoet is – bijvoorbeeld omdat dit stukje DNA heel erg lijkt op dat van de mens – hebben we er ook uitgefilterd.” Wat uiteindelijk overblijft, is meer dan 1 miljoen jaar oud mammoet-DNA.


Bijzondere vondst
Hoewel theoretische modellen al suggereerden dat het mogelijk moest zijn dat DNA meer dan 1 miljoen jaar stand houdt, is het toch bijzonder dat onderzoekers zulk oud DNA hebben kunnen sequencen, legt Van der Valk uit. “In het lab hebben we honderden samples gescreend voor DNA en de hoeveelheid aanwezig DNA wisselt enorm. Hoe ouder het sample hoe kleiner de kans dat er nog DNA aanwezig is.” Toch sluit hij niet uit dat er in de toekomst nog ouder DNA in kaart zal worden gebracht. “Het is een beetje een kwestie van geluk om het perfecte sample te vinden, maar er zullen zeker nog oudere samples in de permafrost aanwezig zijn met DNA.” Maar verwacht niet direct DNA dat twee of drie keer ouder is. “Aangezien er meer dan ongeveer 2,5 miljoen jaar geleden geen permafrost aanwezig was, is het ook onwaarschijnlijk dat er DNA ouder dan 2,5 miljoen jaar gevonden zal worden.”

Voor nu zijn onderzoekers in ieder geval al blij met het meer dan 1 miljoen jaar oude DNA. Het geeft namelijk ook al veel meer inzicht in de evolutie van de mammoet. Zo blijkt de 1,65 miljoen jaar oude mammoet genetisch heel anders te zijn dan de andere mammoeten en tot een nieuwe genetische lijn te behoren. “We kunnen op dit moment niet zeggen of het ook een andere soort is,” vertelt Van der Valk. Daarnaast blijken de 1,34 en 0,87 miljoen jaar oude mammoeten te behoren tot de genetische lijn die later ook de bekende wolharige mammoet voortbracht. “En we hebben kunnen aantonen dat een groot deel van de adaptaties die de wolharige mammoth had aan de koude omgeving 1 miljoen jaar geleden al waren geëvolueerd in de voorouder van de wolharige mammoet: de steppe-mammoet.”