マンモスの染色体が無傷で発見され、「復活」に一歩近づく

「自分たちでさえ信じられませんでした」と、ライス大学とベイラー医科大学（米国ヒューストン）の研究共著者であるシンシア・ペレス・エストラーダ氏は本紙に語った。2015年以来、同研究者は古くて質の悪いサンプルで染色体を探していた。「感謝祭のディナーの骨をバルコニーに置いたり、道路で見つけたロードキルされたネズミや動物の死骸を集めたりもしました。とてもクレイジーな実験に思えました」と彼女は回想する。一方、コペンハーゲン大学進化ホロゲノミクスセンターのマルセラ・サンドバル＝ベラスコ氏（研究共著者）は、博物館のサンプルで同様のテストを行った。「種子、昆虫、鳥、爬虫類など、あらゆるものを試しました。ホルムアルデヒドやアルコールに保存したもの、乾燥させたものなど、さまざまなものを…この手法が機能するかどうかを確かめるためです」と彼女は言う。何も機能していないようだった。「失敗に次ぐ失敗でした」と2人とも認めている。

チームの協力者の一人であり、北極探検に情熱を傾けるラブ・ダレンが、シベリアで5万2千年前に死んだマンモス「クリス・ワドル」の耳から採取した、わずか1立方センチメートルの皮膚の小片を彼らに提供したことで、彼らの運は変わった。このマンモスは2018年に発掘され、その毛が元イングランドのサッカー選手のそれに似ていることからその名が付けられた。まさに「発見」だった。あらゆる困難を乗り越え、完全な染色体の構造が保存されていたのだ。「私たちはとても興奮しました」とペレス・エストラーダは認める。「ゲノムは伝統的に紐で表現されますが、実際には何千回も折り畳まれており、例えば人間の細胞にある2メートルのゲノムは、細胞核の大きさである10マイクロメートルに収まります。その3次元構造こそが、私たちがマンモスで見ていたものなのです」と彼は説明する。

これらのデータはバルセロナで分析された。「過去にマンモスのDNAを入手したことはありましたが、非常に小さな断片で、どのように組み合わせればよいかわかりませんでした。今では、表紙の画像を使ってパズルを組み立てるような感じです。すべてのピースを次から次へと並べることができ、どこに収まるかがわかっています。これにより、古ゲノム学の分野で大きなチャンスが開かれます」と、CNAGとCRGのICREA研究者であるマーク・マルティ・レノムは説明する。コペンハーゲン大学のフアン・アントニオ・ロドリゲス氏で、この研究の共著者は、これを本のページが整然と並んでいることに例える。「これまでは、古代DNAの小さな断片、約100個のDNA文字しか読み取れませんでしたが、マンモスのゲノム内でのそれらの順序はわかりませんでした。まるで、ページ番号のない本のページを別々に持っているようなものです。 現在、3D構造により、それらのページに順序を付け、絶滅した種の完全なゲノムを生成することができます。」

研究チームは、マンモスは現生の最も近い近縁種である現代のゾウと同様に、28対の染色体を持っていることを突き止めた。絶滅した生物の染色体が数えられたのはこれが初めてだった。さらに、研究により、マンモスが死んだときにどの遺伝子が活性化していたかがわかった。そのほとんどは現代のゾウの皮膚の遺伝子と一致していたが、毛包の発達を制御する遺伝子、つまりマンモスを毛深くする遺伝子の活動パターンは異なっていた。また、免疫に関連する遺伝子の発現が異なることも発見された。これは、現代のゾウとは非常に異なる環境にマンモスがどのように適応したかを明らかにするものだ。将来的には、このことが、マンモスの進化の理解に役立つかもしれない。 なぜその種が絶滅したのか。

肉体が走り抜けて撃たれる

しかし、これらの染色体はどのようにしてこれほど長く生き延びることができたのでしょうか。1905年、アルバート・アインシュタインは、DNA断片などの小さな粒子が物質中を移動する速度を計算する論文を発表しました。この研究によると、古代の染色体の化石は存在するはずがありません。この一見矛盾する事実を説明するために、研究チームは、化石の染色体がガラス内の分子に似た非常に特殊な状態にあることに気づきました。「マンモスは真冬の非常に乾燥した極寒の環境で死んだと考えられます。水分は比較的早く動物の体から出ました。乾燥すると、ガラス化した染色体は一種の交通渋滞を形成します。まるで、巨大な高速道路の崩落現場に無秩序に置かれた何千台もの車のように」とマルティ・レノムは言います。基本的に、染色体は乾燥したマンモスの肉片に閉じ込められていました。永久凍土の下、一定の温度で染色体は変化することなく生き延び、その構造は動物が生きていたときとまったく同じでした。

実際、ガラス化は、メキシコのトルティーヤチップス、アメリカのビーフジャーキー、さらにはセラーノハム、セシーナ、干しダラなど、さまざまな人類文化において食品を保存するために何千年もの間使用されてきました。

研究者たちは、この理論を裏付けるために、ヒューストンで牛肉を使った驚くべき実験を行った。牛肉は1年間乾燥され、冷凍された。その後、ショットガンで撃たれ、車で轢かれ、さらには元ヒューストン・アストロズの投手に速球を投げられた。そのたびに、乾燥した牛肉はガラスのように砕け散り、小さな破片になった。しかし、ナノスケールでは、染色体は無傷で変化していなかった。

このツールが本当に機能するかを確かめるため、著者らは、保存状態のあまり良くない別のマンモス「ユカ」にこのツールを適用した。ユカは2010年に発掘された若い雌のマンモスで、3万9000年前にサーベルタイガーに襲われた。人間の集団がこの捕食動物を追い払い、その死骸を後で食べるために埋めた。化石化した染色体も検出された。

ミイラのエッツィ

科学者たちは、これらの実験は永久凍土に保存された動物や植物だけでなく、自然史博物館の標本など、他の種類のサンプルでもうまく実行できると考えています。たとえば、ロシアで発見された14,000年前のイヌ科の動物の幼獣や、チロルの「アイスマン」の5,000年前のミイラであるエッツィなどです。マンモスよりも古いサンプルは？「研究に参加した物理学者は、数百万年前まで遡ることができると考えていますが、これは完全に仮説です」とマルティ・レノムは言います。良い候補は、 200万年前の生態系 環境DNAによって発見されたグリーンランド産。

「絶滅した種の遺伝子配列を知ることで、その種の遺伝的特徴が何であったかがわかり、絶滅した理由を理解し、将来他の種の絶滅を防ぐために応用するのに役立つ」とロドリゲスは言う。もし夢を見ているのなら、氷の下からネアンデルタール人が発見されたら、何が明らかになるか誰にも分からない。

ここで想像力が暴走する。この発見は、過去の生物を「復活させる」という夢に一歩近づいたが、それはチームの目標ではなかった。「一歩近づいたが、まだ遠い。考慮すべき技術的、方法論的、倫理的影響がたくさんある」とペレス・エストラーダは言う。「やるべきだろうか？」と彼は尋ねる。「賛成する説はいくつかある。北極にマンモスをたくさん連れて行けば、氷が圧縮されて、地球温暖化による急速な融解を防ぐことができる。新しい技術の応用は常にある」。

しかし、 ジョージ・チャーチハーバード大学医学部の教授であり、 コロッサルバイオサイエンス2028年からケナガマンモスを生き返らせることを目指しているこの企業は、ABCに対し、これらの厚皮動物を再び見るために必要な画期的な進歩は「（ゲノムの）三次元構造ではなく、30億塩基対の機能ゲノムを合成、または大規模に編集する能力だ。現在、400万から1200万塩基対を正確に合成し、挿入することができ、これは急速に向上している」と語った。

カルレス・ラルエサ・フォックスバルセロナ自然科学博物館の館長で古代DNAの専門家である同氏は、同僚の研究は「これらのクロマチン交差ポイントを利用してDNA配列そのものだけでなくそれ以上のことを学ぶという点で非常に巧妙だが、それが他のどの種にも適用できるかはまだ分からない」と考えている。絶滅種の復活については、「興味深いステップだが、絶滅した種を100%復活させることは決してなく、むしろ絶滅した種の遺伝的特徴を持つ現存種のハイブリッド種になるだろう」と述べている。