Problémy s kosťami dinosaurov

(Divaneth-Dias/Getty Images)

Hmyz sajúci krv, uväznený v jantáre po milióny rokov, extrahovaný pre ich krvou naplnené brucho, pričom krv bola analyzovaná na prastarú DNA.

Na prvý pohľad vedecké vysvetlenie pre oživenie dinosaurov v Jurský park neznie príliš prehnane. Považovalo sa to za skutočnú možnosť v čase, keď bola kniha napísaná.

Je tu len jeden problém – DNA uväznená v jantáre alebo nie, nerada zostáva. Dokonca aj v najlepších podmienkach vedci odhadujú, že čitateľná DNA úplne degraduje 1,5 milióna rokov , topy.



The asteroid dopad, ktorý vyhubil dinosaury, nastal pred 65 miliónmi rokov, takže medzitým sú desiatky miliónov rokov, čo znamená veľa degradácie DNA.

Povie vám to každý vedec, ktorého sa chcete spýtať Jurský park je jediné miesto, kde v dohľadnej dobe uvidíte klonovaných dinosaurov. To však neznamená, že paleontológovia sa úplne zhodujú v tom, čo tvorí najstarší dešifrovateľný genetický materiál na svete.

„Povedať, že môžete klonovať a dinosaurus – to je Jurský park „Nie je to veda,“ povedala pre Energyeffic paleobiologička Alida Bailleul z Čínskej akadémie vied.

'Nerobíme to preto, aby sme naklonovali dinosaura... len sa snažíme pochopiť, či môžeme získať prístup k nejakému genetickému materiálu.'

Bailleul sa stala jednou z tvárí diskusie v tejto oblasti paleontológie po objavení toho, o čom verí, že by mohla byť najstaršou čiastočne neporušenou DNA, aká sa kedy našla vo vzorke dinosaura. Hypacrosaurus .

Kostrový držiak z Hypacrosaurus altispinus . (Etemenanki3/Wikimedia/CC BY-SA 4.0)

V posledných desaťročiach nespočetné množstvo objavov posunulo dátum najstaršieho čitateľného genetického materiálu.

V roku 2013 bola 700 000 rokov stará fosília koňa zamrznutá v permafroste sa stala najstaršou DNA, aká bola kedy sekvenovaná . Predtým bol najstarší sekvenovaný genóm zo zvyškov an 80 000-ročný Denisovan .

potomna začiatku tohto rokaVedci oznámili, že sekvenovali DNA z 1,2 milióna rokov starého zubu mamuta – ktorý v súčasnosti drží rekord v najstaršej získanej a sekvenovanej DNA.

Kvôli krehkosti DNA si niektorí vedci myslia, že by to mohla byť najstaršia, akú dostaneme, aspoň pokiaľ ide o dešifrovateľný genetický materiál, ktorý nie je natoľko degradovaný, aby bol bezcenný.

DNA má polčas rozpadu 521 rokov, čo znamená, že po 521 rokoch sa polovica väzieb v jeho molekulárnej kostre rozpadne. Po 1 042 rokoch by sa stratila aj polovica tohto zvyšku.

V absolútne nedotknuteľných podmienkach by sa posledná väzba pretrhla po 6,8 miliónoch rokov, ale pravdepodobne budete mať po milióne rokov veľké problémy s čítaním čohokoľvek, tvrdia vedci.

'Nemyslím si, že by sa dalo veriť ničomu viac ako tomu,' starodávny odborník na DNA Sally Wasef z Griffith University v Austrálii povedal Energyeffic.

„A nejde len o to, že sa tomu nedá veriť. Ide o to, koľko informácií vám poskytne. Možno je to malý kúsok zachovaný, ale stačilo by to na poskytnutie dobrých informácií?“

Genóm každého človeka sa skladá z 3,2 miliardy „párov báz“, stavebných kameňov DNA (deoxyribonukleovej kyseliny), ktoré kódujú naše genetické inštrukcie. Každý živý tvor na planéte používa tieto páry báz DNA na ukladanie svojich genetických informácií a väčšina cicavcov má podobný počet párov báz na kódovanie každého nášho vlasu, plutvy alebo rohu.

Ak chcete zistiť väčšinu fyzických rozdielov medzi dvoma ľuďmi, môžete analyzovať drobné zmeny týchto základných párov tzv jednonukleotidové polymorfizmy (SNP). Pri niektorých ochoreniach sa zmení len jedno SNP, kým farba očí môže zahŕňať hŕstku , a nejaké celopopulačné črty môže trvať stovky týchto drobných zmien.

Ak sa nad tým zamyslíte inak, ak by ste poskytli vzorku svojej DNA spoločnosti na testovanie genetiky, ako je 23andMe, pozrite sa na 640 000 vašich SNP – čo znie ako veľa, ale v skutočnosti analyzujú len asi 0,02 percenta celého genómu.

S toľkou zložitosťou v genóme sa to rýchlo skomplikuje, ak sa miliardy týchto párov báz znehodnotia a zanechajú len časti skladačky, ktoré ponúkajú fyzikálne genetické informácie.

Hypacrosaurus altispinus reštaurovanie. (Abelov2014/CC BY 3.0)

Wasef používa analógiu, že naša DNA je ako pevný disk počítača. „Ak je pevný disk na bezpečnom mieste, kde nie je vystavený mnohým faktorom, ktoré ho poškodzujú, bude dobre zachovaný,“ vysvetľuje.

„Ale keď bude tento pevný disk napadnutý vírusy , začnete žrať svoje dáta.“

Dokonca aj veľmi dobre zachovaná 700 000-ročná konská DNA bola poškodená natoľko, že musela byť pracne spojili vedci z Kodanskej univerzity pri súčasnom odstránení akejkoľvek bakteriálnej DNA, ktorá bola primiešaná a tiež extrahovaná.

Nakoniec, napriek ich úsiliu, sa tímu pod vedením antropobiológa Ludovica Orlanda podarilo získať len 73 proteínov, čo je ďaleko od približne 20 000, ktoré tvoria celý konský genóm.

Samozrejme, identifikácia 73 proteínov je veľkým úspechom, ak chcete analyzovať genómové zmeny u druhov koní v priebehu vekov. Ale aby ste sa pokúsili o niečo ako klonovanie, museli by ste poznať každý jeden základný pár v genóme – takže v dohľadnej dobe neuvidíme cválať žiadne prastaré druhy koní.

Klonovanie dinosaura je teda úplne mimo stola a vzhľadom na konečnú životnosť DNA sa nezdá pravdepodobné, že by aj tak bolo možné nájsť nejakú užitočnú dinosauriu DNA.

Bailleul a jej tím však nedávno objavili niečo, čo vyvolalo vzrušenie aj skepticizmus v starodávnej výskumnej komunite DNA – známky DNA vo fosílii dinosaura, milióny rokov po dátume spotreby.

Pri analýze mláďaťa dinosaura tzv Hypacrosaurus z obdobia neskorej kriedy našli neskutočne dobre zachovanú chrupavku. Vo vnútri chrupavky objavili bunkové štruktúry, ktoré v vykonaných testoch obsahovali materiál pripomínajúci DNA.

'Izolovali sme niekoľko buniek dinosaura a zafarbili sme ich DNA,' hovorí Bailleul.

'Vo vnútri dinosaurích buniek sa zdá, že stále existuje nejaký materiál, ktorý reaguje so škvrnou DNA.'

(Bailleul a kol., National Science Review, 2020)

Hore: Chromozómové štruktúry z dinosaura Hypacrosaurus.

Je tu len jeden problém: Dotyčný dinosaurus má 74 až 80 miliónov rokov – príliš starý na to, aby mal stále neporušenú DNA.

Z tohto dôvodu zistenia spôsobili niektoré Kontroverzia vo svete paleontológie , pričom mnohí vedci sa domnievajú, že vzorka je príliš stará na to, aby to bola pravá dinosauria DNA, pričom výsledky pravdepodobne odrážajú nejakú formu modernej genetickej kontaminácie vo vzorkách.

Bohužiaľ, neexistuje spôsob, ako skontrolovať výsledok. Pri práci s veľmi malým množstvom potenciálnej DNA sú metódy, ktoré vedci používajú, deštruktívne – čo znamená, že vzorky sú zničené počas ich analýzy.

Inými slovami, skôr ako začnete, musíte vedieť, čo chcete dosiahnuť.

'Musí to byť veľmi dobrý cieľ, inak len mrháte vzorkou, aby ste dokázali, že DNA môže žiť,' vysvetľuje Wasef.

Napriek pochybnostiam iných výskumníkov si Bailleul stále myslí, že ide o skutočnú dinosauriu DNA, ktorú jej tím našiel – nie o kontamináciu vzoriek.

'Všetci hovoria: 'Dobre, po 1 milióne rokov už neexistuje žiadna DNA, je príliš degradovaná, príliš modifikovaná, nemôžete nič získať.' A potom tu máme túto vzorku,“ hovorí.

„Nedáva vedecký zmysel hovoriť, že ide o kontamináciu... [kontaminovaná DNA] by nebola len vo vnútri bunky. Bolo by to tiež všade naokolo.“

DNA však nie je jediným spôsobom, ako nájsť genetické informácie o starovekých tvoroch.

v roku 2019 oznámil ten istý tím, ktorý analyzoval konskú DNA získali genetickú informáciu zo zubnej skloviny 1,77 milióna rokov starého druhu nosorožca.

Namiesto toho, aby sa pozrel na samotnú DNA, tím analyzoval proteíny, určil aminokyseliny a z týchto informácií reverzne skonštruoval malú sekvenciu DNA.

„Ľudia sa pozerajú na starodávny proteín ako na nový nástroj, ktorým sa dostanú tam, kde sa prastará DNA zastaví,“ hovorí Wasef.

Bohužiaľ, starodávny proteín má podobné problémy ako degradovaná DNA. Niektoré informácie môžete zistiť z rekonštrukcie DNA z proteínu, ale je to len malá (a nie presná) vzorka genómu.

Napríklad každý pár báz (alebo písmeno) v genóme pracuje s pármi báz vedľa seba a vytvára tak väčšie a väčšie štruktúry. Skupiny troch párov báz kódujú špecifické aminokyseliny , ktoré potom kódujú špecifické proteíny. V tomto kóde sú však nadbytočnosti a duplikáty, takže spätná práca je zložitá.

'Kombinácia písmen DNA môže vytvoriť rôzne aminokyseliny a tieto rôzne aminokyseliny môžu vytvoriť rovnaký proteín, ' vysvetľuje Wasef.

'Takže v skutočnosti nemôžete preložiť ten istý proteín späť do DNA.'

DNA transkripcia, translácia a skladanie proteínov. (Biology Corner/CC BY-NC-SA 4.0)

Napriek týmto problémom si mnohí vedci myslia, že staroveký proteín je skutočne ďalšou hranicou výskumu starovekej genetiky. Stále môžete získať dôležité informácie z týchto fosílnych proteínov a niektoré informácie sú lepšie ako nič.

V roku 2016 vedcinašli v pštrosích vajciach bielkoviny staré 3,8 milióna rokov. Aj keď proteín v tomto prípade nebol sekvenovaný, stále to ukazuje, že proteín má oveľa dlhšiu trvanlivosť ako DNA.

Práve teraz sa očakáva, že techniky, ktoré máme k dispozícii na analýzu proteínov, posunú vek najstaršieho genetického sekvenovania späť o niekoľko miliónov rokov navyše, aj keď sa ešte len uvidí, či sa to rozšíri až do obdobia vlády dinosaurov.

Wasef aj Bailleul si však myslia, že technológie podporujúce výskum starovekej genetiky sa rýchlo zlepšujú. To, že to nedokážeme dnes, neznamená, že to nedokážeme zajtra.

„Keď sa ma ľudia pýtajú: „Je nemožné získať starodávnu DNA z dinosaurov?“, poviem áno,“ vysvetľuje Wasef.

'Ale keď som v roku 2009 začal robiť starodávnu DNA, to, čo robíme teraz, sa považovalo za nemožné.'

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.