Siitä lähtien, kun Pohjois-Carolinan yliopiston paleontologi Mary Schweitzer löysi heidän pehmytkudoksensa dinosaurus fossiileissa, nykyaikaiselle tiedelle antiikin olennoista on esitetty kysymys: Voimmeko koskaan löytää aitoja dinosaurus-DNA: ta? Ja jos on, eikö emme pysty luomaan näitä hämmästyttäviä eläimiä sen avulla?
Näihin kysymyksiin ei ole helppoa antaa tarkkaa vastausta, mutta tohtori Schweitzer suostui kuitenkin auttamaan meitä ymmärtämään, mitä me tänään tiedämme dinosaurusten geneettisestä materiaalista ja mihin voimme luottaa tulevaisuudessa.
Voimmeko saada fossiileista DNA: ta?
Tämän kysymyksen tulisi ymmärtää "voimmeko saada dinosaurus-DNA: ta"? Luut koostuvat mineraalista hydroksiapatiitista, jolla on niin korkea affiniteetti DNA: han ja moniin proteiineihin, että sitä käytetään nykyään aktiivisesti laboratorioissa molekyyliensä puhdistamiseksi. Dinosaurusten luut ovat maata maassa 65 miljoonaa vuotta, ja todennäköisyys on melko suuri, että jos aloitat aktiivisesti etsimään niistä DNA-molekyylejä, niin ne on täysin mahdollista löytää. Yksinkertaisesti siksi, että jotkut biomolekyylit voivat tarttua tähän mineraaliin kuten tarranauha. Ongelmana ei kuitenkaan ole niinkään yksinkertainen DNA: n löytäminen dinosaurusluista kuin todistaminen, että nämä molekyylit kuuluvat dinosauruksiin ja että ne eivät ole peräisin muusta mahdollisesta lähteestä.
Pystymmekö koskaan palauttamaan aidon DNA: n dinosaurusluusta? Tieteellinen vastaus on kyllä. Kaikki on mahdollista, kunnes toisin todistetaan. Pystymmekö nyt todistamaan dinosaurus-DNA: n erottamisen mahdottomuuden? Ei, he eivät voi. Onko meillä jo aito dinosaurus-geenimolekyyli? Ei, tämä kysymys on edelleen avoin.
Kuinka kauan DNA: ta voidaan säilyttää geologisessa arkistossa ja kuinka voidaan todistaa, että se kuuluu dinosaurukseen, ja että se ei joutunut laboratoriossa olevaan näytteeseen jonkin epäpuhtauden mukana?
Monet tutkijat uskovat, että DNA: lla on melko lyhyt varastointiaika. Heidän mielestään nämä molekyylit kestävät todennäköisesti kauemmin kuin miljoona vuotta, ja ei varmasti korkeintaan viidestä kuuteen miljoonaan vuoteen. Tämä asema vie meiltä kaiken toivon nähdä yli 65 miljoonaa vuotta sitten eläneiden olentojen DNA: ta. Mutta mistä nämä numerot tulivat?
Mainosvideo:
Tämän ongelman parissa työskentelevät tutkijat panivat DNA-molekyylit kuumaan happoon ja ajoittivat aikaa, joka kului heidän hajoamiseen. Korkeaa lämpötilaa ja happamuutta on käytetty korvikkeina pitkään aikaan. Tutkijoiden havaintojen mukaan DNA hajoaa melko nopeasti. Yhden näistä tutkimuksista tulokset, joissa verrattiin DNA: n molekyylien määrää, joka on onnistuneesti uutettu näytteistä, jotka ovat eri ikäisiä - useasta sadasta 8000 vuoteen - osoittivat, että uutettujen molekyylien lukumäärä vähenee iän myötä. Tutkijat ovat jopa kyenneet simuloimaan "rappeutumisnopeutta" ja ennustaneet, että on erittäin epätodennäköistä, että DNA: ta löydettäisiin liitukerroksen luista, vaikka he eivät todenneet tätä väitettä. Ironista kyllä, sama tutkimus osoitti, että ikä yksin ei voi selittää DNA: n hajoamista tai säilymistä.
Toisaalta, meillä on neljä riippumatonta näyttöä siitä, että kemiallisesti DNA: n kaltaiset molekyylit voivat lokalisoitua omien luumme soluihin, ja tämä on hyvin sopusoinnussa sen kanssa, mitä odotetaan dinosaurusluissa. Joten jos saamme DNA: ta dinosaurusten luista, kuinka voimme olla varmoja, että tämä ei ole seurausta myöhemmästä saastumisesta?
Ajatuksella, että DNA voi kestää niin kauan, on todellakin melko vähäiset mahdollisuudet menestyä, joten oikeiden dinosaurus-DNA: n löytämistä tai palauttamista koskevien vaatimusten on täytettävä tiuimmat vaatimukset. Tarjoamme seuraavaa:
1. Luusta eristetyn DNA-sekvenssin tulisi olla sama kuin mitä muiden tietojen perusteella voidaan odottaa. Nykyään on yli 300 merkkiä, jotka linkittävät dinosaurukset lintuihin, ja todistaa vakuuttavasti, että linnut ovat kehittyneet theropod-dinosauruksista. Siksi niiden luista saatujen dinosaurusten DNA-sekvenssien tulisi olla samankaltaisia lintujen geneettisen materiaalin kuin krokotiilien DNA: n kanssa, samalla kun ne eroavat molemmista. Ne eroavat myös kaikista nykyaikaisista lähteistä tulevasta DNA: sta.
2. Jos dinosaurus-DNA on todellinen, se on selvästi hajanainen ja vaikea analysoida nykyisillä menetelmillä, jotka on suunniteltu järjestämään terve ja onnellinen moderni DNA. Jos "Tirex DNA" osoittautuu koostuvan pitkistä jousista, joita on suhteellisen helppo purkaa, niin todennäköisesti kyse on kontaminaatiosta, ei aitasta dinosaurus-DNA: sta.
3. DNA-molekyyliä pidetään hauraampana kuin muut kemialliset yhdisteet. Siksi, jos materiaalissa on aitoa DNA: ta, niin siellä on oltava muita, kestävämpiä molekyylejä, esimerkiksi kollageenia. Samanaikaisesti yhteyden lintuihin ja krokotiileihin tulisi jäljittää myös näiden stabiilimpien yhdisteiden molekyyleissä. Lisäksi fossiilisesta materiaalista voi löytyä lipidejä, jotka muodostavat solukalvoja. Lipidit ovat stabiilempia kuin proteiinit tai DNA-molekyylit keskimäärin.
4. Jos proteiinit ja DNA ovat säilyneet onnistuneesti mesozoisista ajoista, niiden yhteys dinosauruksiin olisi varmistettava paitsi sekvensoinnilla, myös muilla tieteellisillä tutkimusmenetelmillä. Esimerkiksi proteiinien sitoutuminen spesifisiin vasta-aineisiin todistaa, että nämä ovat todellakin pehmytkudoksen proteiineja eivätkä ulkoisten kivien aiheuttamaa kontaminaatiota. Tutkimuksissamme pystyimme paikallistamaan menestyksekkäästi kemiallisesti DNA: n kaltaisen aineen T. Rex -solujen sisällä käyttämällä sekä DNA-spesifisiä menetelmiä että vasta-aineita selkärankaisten DNA: han liittyviin proteiineihin.
5. Lopuksi, ja mikä tärkeintä, asianmukaista valvontaa olisi sovellettava tutkimuksen kaikissa vaiheissa. Näytteiden lisäksi, joista toivomme uutettavan DNA: ta, on tarpeen tutkia isäntäkivet sekä kaikki laboratoriossa käytetyt kemialliset yhdisteet. Jos ne sisältävät myös meitä kiinnostavia sekvenssejä, todennäköisesti ne ovat vain pilaavia aineita.
Joten voimmeko koskaan kloonata dinosauruksen?
Tavallaan. Kloonaus, kuten yleensä tehdään laboratoriossa, on tunnetun DNA-kappaleen insertointi bakteeriplasmideihin. Tämä fragmentti toistuu aina, kun solu jakautuu, jolloin saadaan useita kopioita identtisestä DNA: sta. Toinen kloonausmenetelmä käsittää koko joukon DNA: n sijoittamisen elinkykyisiin soluihin, joista heidän oma ydinmateriaalinsa on poistettu etukäteen. Sitten tällainen solu sijoitetaan isäntäorganismiin, ja luovuttaja-DNA alkaa ohjata jälkeläisten muodostumista ja kehitystä, täysin identtinen luovuttajan kanssa. Kuuluisa Dolly-lammas on esimerkki juuri tämän kloonausmenetelmän käytöstä. Kun ihmiset puhuvat "dinosauruksen kloonaamisesta", he tarkoittavat yleensä jotain tällaista. Tämä prosessi on kuitenkin uskomattoman monimutkainen ja huolimatta tämän oletuksen epä tieteellisestä luonteestatodennäköisyys, että pystymme joskus voittamaan kaikki epäjohdonmukaisuudet dinosaurusluiden DNA-fragmenttien välillä ja tuottamaan eläviä jälkeläisiä, on niin pieni, että luokittelen sen "mahdottomaksi".
Mutta vain siksi, että todellisen Jurassic-puiston luomisen todennäköisyys on vähäinen, ei voida sanoa, että alkuperäisen dinosaurus-DNA: n tai muiden molekyylien palauttaminen muinaisista jäännöksistä on mahdotonta. Itse asiassa nämä muinaiset molekyylit voisivat kertoa meille paljon. Loppujen lopuksi kaikkien evoluutiomuutosten on ensin tapahduttava geeneissä ja heijastettava DNA-molekyyleissä. Voimme oppia paljon myös molekyylien pitkäikäisyydestä in vivo suoraan, ei laboratoriokokeiden kautta. Lopuksi, molekyylien talteenotto fossiilisista näytteistä, mukaan lukien dinosaurukset, antaa meille tärkeätä tietoa erilaisten evoluutioinnovaatioiden, kuten höyhenien, alkuperästä ja leviämisestä.
Meillä on vielä paljon opittavaa fossiilien molekyylianalyysissä, ja meidän on toimittava äärimmäisen huolellisesti, ettemme koskaan koskaan yliarvioi saamiamme tietoja. Mutta fossiileissa säilyneistä molekyyleistä voidaan poimia niin monia mielenkiintoisia asioita, että se ansaitsee varmasti ponnistelumme.