Odkedy paleontológka University of North Carolina Mary Schweitzer objavila svoje mäkké tkanivo v fosíliách dinosaurov, bola položená otázka modernej vede starovekých tvorov: Môžeme niekedy nájsť autentickú DNA dinosaura? A ak áno, nebudeme schopní pomocou týchto pomoci tieto úžasné zvieratá znovu vytvoriť?
Nie je ľahké dať definitívne odpovede na tieto otázky, ale Dr. Schweitzer sa napriek tomu dohodol, že nám pomôže porozumieť tomu, čo dnes vieme o genetickom materiáli dinosaurov a o čom sa môžeme v budúcnosti spoľahnúť.
Môžeme získať DNA z fosílií?
Táto otázka by sa mala chápať ako „môžeme získať dinosaurovú DNA“? Kosti sú zložené z minerálneho hydroxyapatitu, ktorý má tak vysokú afinitu k DNA a mnohým bielkovinám, ktoré sa dnes v laboratóriách aktívne používajú na čistenie svojich molekúl. Kosti dinosaurov boli pochované v zemi už 65 miliónov rokov a je veľmi pravdepodobné, že ak v nich začnete aktívne hľadať molekuly DNA, nájdete ich. Jednoducho preto, že niektoré biomolekuly sa môžu k tomuto minerálu prilepiť, napríklad na suchý zips. Problémom však nebude len nájdenie DNA v kostiach dinosaurov, ako preukázanie, že tieto molekuly patria dinosaurom a nepochádzajú z nejakého iného možného zdroja.
Budeme niekedy schopní získať pravú DNA z kosti dinosaura? Vedecká odpoveď je áno. Čokoľvek je možné, pokiaľ sa nepreukáže opak. Dokážeme teraz dokázať nemožnosť extrahovania DNA dinosaura? Nie, nemôžu. Máme už pravú molekulu génu dinosaura? Nie, táto otázka je stále otvorená.
Ako dlho sa dá DNA uchovať v geologickom zázname a ako sa dá dokázať, že patrí dinosaurovi a nedostala sa do vzorky už v laboratóriu spolu s kontaminantom?
Mnoho vedcov verí, že DNA má pomerne krátku trvanlivosť. Podľa ich názoru je nepravdepodobné, že tieto molekuly vydržia dlhšie ako milión rokov, a určite nie viac ako päť až šesť miliónov rokov. Toto postavenie nás zbavuje akejkoľvek nádeje, že uvidíme DNA tvorov, ktorí žili pred 65 miliónmi rokov. Ale odkiaľ tieto čísla pochádzajú?
Propagačné video:
Vedci, ktorí sa zaoberajú týmto problémom, vložili molekuly DNA do horúcej kyseliny a načasovali čas potrebný na ich rozpad. Vysoká teplota a kyslosť sa už dlho používajú ako náhrady. Podľa zistení vedcov sa DNA rozpadá pomerne rýchlo. Výsledky jednej z týchto štúdií, ktoré porovnávali počet molekúl DNA úspešne extrahovaných zo vzoriek rôzneho veku - od niekoľko sto do 8 000 rokov - ukázali, že počet extrahovaných molekúl s vekom klesá. Vedci dokonca dokázali simulovať „mieru úpadku“a predpovedali, hoci toto tvrdenie neoverili, že je veľmi nepravdepodobné, že by DNA bola nájdená v kriedových kostiach. Paradoxne táto rovnaká štúdia ukázala, že vek sám osebe nedokáže vysvetliť rozpad alebo konzerváciu DNA.
Na druhej strane máme štyri nezávislé línie dôkazov, že molekuly chemicky podobné DNA sa môžu lokalizovať v bunkách našich vlastných kostí, a to je v dobrej zhode s tým, čo by sa dalo očakávať v kostiach dinosaurov. Ak teda extrahujeme DNA z kostí dinosaurov, ako si môžeme byť istí, že to nie je výsledok neskoršej kontaminácie?
Myšlienka, že DNA môže vydržať tak dlho, má skutočne pomerne malú šancu na úspech, takže akýkoľvek nárok na nájdenie alebo získanie skutočnej DNA dinosaura musí spĺňať najprísnejšie kritériá. Ponúkame nasledovné:
1. Sekvencia DNA izolovaná z kosti sa musí zhodovať s tým, čo by sa dalo očakávať na základe iných údajov. Dnes existuje viac ako 300 známych príznakov, ktoré spájajú dinosaurov s vtákmi, a presvedčivo dokazujú, že vtáky pochádzajú z dinosaurov. Preto by DNA sekvencie dinosaurov získaných z ich kostí mali byť viac podobné genetickému materiálu vtákov ako DNA krokodílov, pričom by sa mali od oboch odlišovať. Budú sa tiež líšiť od akejkoľvek DNA pochádzajúcej z moderných zdrojov.
2. Ak je dinosaurusová DNA skutočná, bude zrejmé, že bude veľmi fragmentovaná a bude ťažké ju analyzovať súčasnými metódami navrhnutými na sekvenovanie zdravej a šťastnej modernej DNA. Ak sa ukáže, že DNA z Tirexu sa skladá z dlhých reťazcov, ktoré sa dajú relatívne ľahko dešifrovať, potom s najväčšou pravdepodobnosťou máme na mysli kontamináciu, a nie pravú dinosaurovú DNA.
3. Molekula DNA sa v porovnaní s inými chemickými zlúčeninami považuje za krehkejšiu. Ak je teda v materiáli autentická DNA, potom musia existovať ďalšie, odolnejšie molekuly, napríklad kolagén. Zároveň by sa v molekulách týchto stabilnejších zlúčenín malo sledovať spojenie s vtákmi a krokodílov. Okrem toho sa v fosílnom materiáli nachádzajú napríklad lipidy, ktoré tvoria bunkové membrány. Lipidy sú v priemere stabilnejšie ako proteíny alebo molekuly DNA.
4. Ak sa proteíny a DNA úspešne uchovali od mezozoika, ich spojenie s dinosaurami by sa malo potvrdiť nielen sekvenovaním, ale aj inými metódami vedeckého výskumu. Napríklad väzba proteínov na špecifické protilátky preukáže, že sú to skutočne proteíny mäkkého tkaniva a nie kontaminácia z vonkajších hornín. V našich štúdiách sa nám podarilo úspešne lokalizovať chemicky podobnú látku DNA v kostných bunkách T. Rex pomocou DNA špecifických techník a protilátok proti proteínom spojeným s DNA stavovcov.
5. Nakoniec, a čo je najdôležitejšie, by sa mal náležite vykonávať dohľad vo všetkých fázach akéhokoľvek výskumu. Spolu so vzorkami, z ktorých dúfame, že extrahujeme DNA, je potrebné preskúmať hostiteľské horniny, ako aj všetky chemické zlúčeniny použité v laboratóriu. Ak tiež obsahujú sledy, ktoré nás zaujímajú, potom sú to pravdepodobne iba znečisťujúce látky.
Dokážeme teda niekedy klonovať dinosaura?
V istom zmysle. Klonovanie, ako sa bežne robí v laboratóriu, je inzercia známeho kusu DNA do bakteriálnych plazmidov. Tento fragment sa replikuje vždy, keď sa bunka delí, čo vedie k mnohým kópiám identickej DNA. Ďalší spôsob klonovania zahrnuje umiestnenie celej sady DNA do životaschopných buniek, z ktorých bol ich vlastný jadrový materiál vopred odstránený. Potom sa takáto bunka umiestni do organizmu hostiteľa a donorová DNA začne kontrolovať tvorbu a vývoj potomstva, úplne identického s darcom. Slávna ovca Dolly je príkladom použitia práve tohto spôsobu klonovania. Keď ľudia hovoria o „klonovaní dinosaura“, zvyčajne to majú na mysli. Tento proces je však neuveriteľne zložitý a napriek nevedeckej povahe tohto predpokladuPravdepodobnosť, že jedného dňa dokážeme prekonať všetky nezrovnalosti medzi fragmentmi DNA z kostí dinosaura a produkovať životaschopné potomstvo, je tak malá, že ju klasifikujem ako „nemožné“.
Ale len preto, že pravdepodobnosť vytvorenia skutočného Jurského parku je nízka, nedá sa povedať, že nie je možné obnoviť pôvodnú DNA dinosaura alebo iné molekuly zo starých zvyškov. V skutočnosti by nám tieto starodávne molekuly mohli povedať veľa. Koniec koncov, všetky vývojové zmeny sa musia najskôr objaviť v génoch a musia sa prejaviť v molekulách DNA. Dozvieme sa tiež veľa o životnosti molekúl in vivo skôr, ako pomocou laboratórnych experimentov. Nakoniec získavanie molekúl z fosílnych vzoriek vrátane dinosaurov nám poskytuje dôležité informácie o pôvode a distribúcii rôznych evolučných inovácií, ako je perie.
Stále sa musíme veľa naučiť v molekulárnej analýze fosílií a musíme postupovať s maximálnou starostlivosťou, nikdy nepreceňovať údaje, ktoré dostávame. Z molekúl zachovaných v fosíliách však môžeme získať toľko zaujímavých vecí, že si to určite zaslúži naše úsilie.