Mammoetgenen

Het genoom van de mammoet is bijna bekend. Maar daarmee is het beest nog niet tot leven gewekt.

Dichterbij het laten herleven van een uitgestorven diersoort is nooit iemand gekomen. Sinds donderdag hebben onderzoekers het merendeel van het DNA van de wolharige mammoet in handen. Van het dier, dat tienduizend jaar geleden verdween van de Siberische vlakten, is naar schatting 70 procent van de erfelijke code vastgesteld. Er is serieus zicht op dat binnenkort, misschien al binnen enkele maanden, al het DNA van het beest op een rij is gezet (Nature, 20 november). Onderzoekers van het Mammoet Genoom Project van Pennsylvania State University hadden de leiding, en werkten samen met Amerikaanse en Russische collega’s. Ze combineerden DNA van zeventien mammoeten, allemaal gevonden in de Siberische permafrost. In totaal leverde dat 3,3 miljard baseparen aan DNA op van de wolharige mammoet (Mammuthus primigenius). Ter vergelijking: van de eveneens uitgestorven Neanderthaler staat nog maar van 1 miljoen baseparen de volgorde vast.

“Het belangrijkste van deze publicatie”, zegt de Duitse evolutionair bioloog Michael Hofreiter die niet bij de studie betrokken was, “is dat het kán. Je kúnt het genoom van een uitgestorven diersoort sequencen.” Hofreiter werkt bij het Max Planck Instituut voor evolutionaire antropologie in Leipzig, en is gespecialiseerd in oud zoogdier-DNA. Hofreiter denkt dat het nog maar een paar maanden duurt tot de Amerikanen de volledige mammoet-DNA-code onthullen. “Het is mogelijk met de huidige technologie, het is een kwestie van tijd en geld.” Waarom de groep uit Pennsylvania dan niet gewacht heeft? “Het scheelt toch weer een paar maanden. Er zijn geruchten dat er ook anderen mee bezig zijn.” De groep zegt desgevraagd een miljoen dollar besteed te hebben aan hun mammoetproject, en nog twee miljoen nodig te hebben. “Alles wat we nodig hebben is meer geld”, reageert onderzoeksleider Stephan Schuster.

Dat de mammoet waarschijnlijk de eer ten deel valt om het eerste uitgestorven beest te worden waarvan we het DNA kennen, is geen verrassing. Niet alleen heeft de Siberische permafrost ruim tien skeletten van mammoeten prijsgegeven waarvan zacht weefsel bewaard is gebleven, er zijn ook losse haarpluizen gevonden.

ROMMEL

Uit het haar van zulke geconserveerde exemplaren kan dna van goede kwaliteit gewonnen worden. Als haren zich ontwikkelen, verdwijnt het meeste celmateriaal. Het dna blijft over, ingepakt tussen de taaie haareiwitten. Daarin blijft het goed bewaard. Dat betekent: veel materiaal, stukken van enkele honderden baseparen (een origineel dna-molecuul uit een chromosoom is tientallen tot honderden miljoenen baseparen lang), en – het belangrijkste – weinig vervuiling. dna uit beenderen, zoals gebruikt wordt bij de ontcijfering van het Neanderthalergenoom, is voor het overgrote deel rommel. 1 tot 5 procent is van de oude mensachtige, en de rest is dna van vooral bacteriën en schimmels. Bij de mammoeten varieert het percentage pure mammoet-dna van 50 tot 90 procent.

Om goed mammoet-DNA te verkrijgen hoeft een dier niet continu diepgevroren te zijn geweest, blijkt uit de eerdere publicaties van de groep uit Pennsylvania. Soms is zelfs de precieze herkomst en ‘bewaargeschiedenis’ van de dieren onduidelijk. M4 speelt bijvoorbeeld de hoofdrol in de huidige publicatie. Het merendeel van het verzamelde genetisch materiaal, zo’n 2,7 miljard baseparen, is van deze ene mammoetstier afkomstig. M4 komt ergens uit Siberië, en is volgens koolstofdatering 18.500 jaar oud. Dat is alles wat de onderzoekers zelf van hem weten. De Amerikanen betrokken zijn haar bij het Paleontologisch Laboratorium van Sint-Petersburg, dat Russische fossielen verkoopt via de website paleoart.com. Liefhebbers die zelf een mammoetskelet zoeken, moeten even op de site kijken onder het kopje crazy stuff (gekke spullen).

Wie eenmaal mammoethaar heeft gekocht moet nog een investering doen: nieuwe sequencers kopen, machines die DNA-volgordes bepalen. In die branche volgen de (snelheids)records elkaar snel op. Hofreiter: “De belangrijkste reden dat de ontwikkelingen zo snel gaan, is de doorloopsnelheid. De oude methodes deden 80.000 baseparen per run van drie uur. Nu is er net een nieuw model op de markt dat een miljard baseparen in dezelfde tijd doet.” Een olifantgenoom – en dus misschien ook een mammoetgenoom – telt circa 4,5 miljard baseparen.

Dat nu 70 procent van het genoom in kaart gebracht is, zoals de Amerikaanse auteurs schatten, betekent nog niet dat er een streng op tafel ligt van 3 miljard letters. De volgorden die er nu zijn, omvatten zelfs nog geen volledige genen.

Wat er nog moet gebeuren, is dit. Moderne sequencers bepalen de basevolgorde in DNA-fragmenten van 30 tot 400 baseparen. Om die fragmenten in de goede volgorde te zetten, moeten ze uitgelijnd worden tegen een referentiegenoom – liefst dat van een olifant. De computer plakt dan losse delen aan elkaar, en herkent vreemd DNA (dat niet voorkomt in het olifantgenoom) als vervuiling.

Om zulke korte fragmenten tot een betrouwbare en doorlopende streng om te rekenen, moet de basevolgorde van het het genoom niet 0,7 maal, maar 10 tot 30 maal bepaald zijn. Aan het genoom van de Afrikaanse olifant wordt momenteel gewerkt.

Over wat er al te zien is aan het schetsmatige mammoetgenoom dat nu in de boeken staat, verschilt de Mammoet-groep van mening met Hofreiter. Hij schreef in Nature het bijgaande News&Views-stuk (een kort, duidend artikel). De groep rond Schuster vergeleek al enkele genfragmenten van de mammoet met olifanten, en zag dat de aminozuren op enkele punten verschillen. Schuster denkt dat die verschillen ‘functioneel belangrijk zijn’ voor de evolutie van de mammoet. Maar dat vindt Hofreiter onzin. “Je vindt altijd wel wat aminozuurveranderingen als je genomen vergelijkt. Dat hoeft helemaal geen functionele verschillen in het eiwit te geven. Dit heeft geen enkel belang.” Het genoom zelf vindt hij wél belangrijk. “Dat wordt nog duizenden keren geciteerd.”

GELUKSZOEKERS

En dan nu de vraag voor de hoofdprijs: wanneer worden de wolharige mammoeten van vilt en papier-maché vervangen door levende exemplaren? Zulke projecten hebben al veel gelukszoekers getrokken. Zo was er tien jaar geleden een groep Japanse onderzoekers verenigd rond zakenman Kazutoshi Kobayashi op zoek naar mammoethuid, maar daar is weinig meer van vernomen. Ook de verguisde Koreaanse kloner Woo-Suk Hwang had mammoetplannen.

Schuster zegt in een persbericht van zijn instituut dat hij en zijn collega’s “in theorie gegevens kunnen genereren die andere onderzoekers ooit zouden kunnen helpen om de wolharige mammoet weer tot leven te wekken”.

De kans dat we ooit nog eens zo’n kolos met slagtanden door de sneeuw zien stampen is klein, schrijft wetenschapsjournalist Henry Nicolls in een populair-wetenschappelijk artikel dat donderdag ook verscheen in Nature.

Er is om te beginnen nog geen laboratorium dat de synthetische mammoetchromosomen zou kunnen bouwen. Blijft nog op de lijst staan: inpakken van die chromosomen in een celkern; kern injecteren in eicellen van levende olifanten; hybride embryo laten groeien in draagmoederolifanten. Een mammoetklus dus.

Je vraagt je af waarom onderzoeksleider Stephen Schuster uit Pennsylvania nog waagde erover te speculeren, voor de pers. Per e-mail wil hij het wel uitleggen. “Het is allemaal gebaseerd op de verwachting van het publiek: zij willen de mammoet terug. Van mij persoonlijk hoeft het niet.”

Wie met de software kan omgaan, kan het mammoetgenoom doorzoeken op de site van het Mammoet Genoom Project: http://mammoth.psu.edu/