Otkad je paleontolog Sveučilišta Sjeverne Karoline Mary Schweitzer otkrio njihovo meko tkivo u fosilima dinosaura, postavlja se pitanje moderne znanosti o drevnim bićima: Možemo li ikada pronaći autentičnu DNK dinosaura? I ako jesmo, nećemo li moći stvoriti ove nevjerojatne životinje uz njegovu pomoć?
Nije lako dati definitivne odgovore na ta pitanja, ali dr. Schweitzer se ipak složio da nam pomogne razumjeti što danas znamo o genetskom materijalu dinosaura i na što možemo računati u budućnosti.
Možemo li dobiti DNK iz fosila?
Ovo pitanje treba shvatiti kao "možemo li dobiti DNK dinosaura"? Kosti se sastoje od mineralnog hidroksiapatita koji ima tako visok afinitet prema DNK i mnogim proteinima da se danas aktivno koristi u laboratorijima za pročišćavanje svojih molekula. Kosti dinosaura leže u zemlji 65 milijuna godina, a vjerojatnost je prilično velika da ako počnete aktivno tražiti molekule DNK u njima, onda ih je sasvim moguće pronaći. Jednostavno zato što se neke biomolekule mogu lijepiti za ovaj mineral poput čičak. Problem, međutim, neće biti toliko jednostavno pronalaženje DNK u kostima dinosaura, koliko dokazivanje da te molekule pripadaju dinosaurima i da nisu poticale iz nekog drugog mogućeg izvora.
Hoćemo li ikad uspjeti povratiti istinsku DNK iz kosti dinosaura? Znanstveni odgovor je da. Sve je moguće dok se ne dokaže suprotno. Jesmo li sada u mogućnosti dokazati nemogućnost ekstrakcije DNK dinosaura? Ne oni ne mogu. Imamo li već istinsku molekulu gena dinosaura? Ne, ovo je pitanje još uvijek otvoreno.
Koliko dugo se DNK može sačuvati u geološkom zapisu i kako dokazati da pripada dinosaurusu, a nije ušao u uzorak već u laboratoriju zajedno s nekim zagađivačem?
Mnogi znanstvenici vjeruju da DNK ima prilično kratak rok trajanja. Prema njihovom mišljenju, te molekule vjerojatno neće trajati duže od milijun godina, a sigurno ne više od pet do šest milijuna godina. Ovakav položaj uskraćuje nam svaku nadu da ćemo vidjeti DNK stvorenja koja su živjela prije 65 milijuna godina. Ali odakle su došli ovi brojevi?
Promotivni video:
Znanstvenici koji rade na ovom problemu stavili su molekule DNK u vruću kiselinu i odredili vrijeme potrebno da propadnu. Visoka temperatura i kiselost korišteni su kao nadomjestak dugo vremena. Prema nalazima istraživača, DNK propada prilično brzo. Rezultati jedne od tih studija, koja je uspoređivala broj molekula DNA uspješno izdvojenih iz uzoraka različite dobi - od nekoliko stotina do 8000 godina - pokazali su da se broj izvađenih molekula smanjuje s godinama. Znanstvenici su čak uspjeli simulirati "brzinu propadanja" i predvidjeli su, iako nisu potvrdili ovu tvrdnju, da je vrlo malo vjerojatno da će se DNK naći u krednim kostima. Ironično je da je ta ista studija pokazala da starost sama po sebi ne može objasniti razgradnju ili očuvanje DNK.
S druge strane, imamo četiri neovisna dokaza o tome da se molekule kemijski slične DNK mogu lokalizirati u stanicama naših vlastitih kostiju, što je u dobrom suglasju s očekivanjem takvih nalaza u kostima dinosaura. Dakle, ako izvadimo DNK iz kostiju koje pripadaju dinosaurima, kako možemo biti sigurni da to nije posljedica kasnije kontaminacije?
Ideja da DNK može trajati toliko dugo doista ima prilično slabu šansu za uspjeh, pa svaka tvrdnja o pronalaženju ili oporavku stvarne DNK dinosaura mora zadovoljiti najstrože kriterije. Nudimo sljedeće:
1. DNK slijed izoliran iz kosti trebao bi odgovarati onome što bi se očekivalo na temelju drugih podataka. Danas postoji preko 300 znakova koji povezuju dinosauruse sa pticama, a uvjerljivo dokazuje da su ptice evoluirale iz dinosaurusa Theropod. Stoga bi DNK sekvence dinosaura dobivene iz njihovih kostiju trebale biti sličnije genetskom materijalu ptica nego DNK krokodila, istovremeno se razlikovati od oba. Oni će se također razlikovati od bilo kojeg DNK koji dolazi iz modernih izvora.
2. Ako je DNA dinosaura stvarna, očigledno će biti visoko fragmentirana i teško je analizirati pomoću naših sadašnjih metoda, dizajniranih za slijed zdravih i sretnih modernih DNK. Ako se pokazalo da je "Tirex DNA" sastavljen od dugih nizova koje je relativno lako dešifrirati, onda se najvjerojatnije imamo posla s kontaminacijom, a ne sa originalnom DNK dinosaura.
3. Molekula DNA smatra se krhkijom u usporedbi s drugim kemijskim spojevima. Prema tome, ako je u materijalu prisutna autentična DNK, tada moraju postojati i druge, trajnije molekule, na primjer, kolagen. Istodobno, treba povezati ptice i krokodile u molekulama tih stabilnijih spojeva. Uz to, na primjer, u fosilnom materijalu mogu se naći lipidi koji čine stanične membrane. Lipidi su u prosjeku stabilniji od proteina ili molekula DNK.
4. Ako su proteini i DNK uspješno sačuvani iz mezozojskih vremena, njihovu vezu s dinosaurima trebalo bi potvrditi ne samo sekvenciranjem, već i drugim metodama znanstvenog istraživanja. Na primjer, vezanje proteina na specifična antitijela pokazat će da su to zaista proteini mekog tkiva, a ne onečišćenja iz vanjskih stijena. U našim studijama uspjeli smo uspješno lokalizirati kemijski tvar sličnu DNK unutar koštanih stanica T. Rex-a koristeći obje DNA specifične metode i antitijela na proteine povezane s DNA kralježnjaka.
5. Konačno, i što je najvažnije, primjeren nadzor treba primijeniti u svim fazama bilo kojeg istraživanja. Uz uzorke iz kojih se nadamo da ćemo izvući DNK, potrebno je istražiti stijene domaćina, kao i sve kemijske spojeve koji se koriste u laboratoriju. Ako sadrže i nizove koji nas zanimaju, onda su najvjerojatnije samo zagađivači.
Hoćemo li ikad moći klonirati dinosaura?
U smislu. Kloniranje, kao što se obično radi u laboratoriju, je umetanje poznatog dijela DNK u bakterijske plazmide. Ovaj se ulomak ponavlja kad god se neka stanica podijeli, što rezultira mnogim primjercima identične DNK. Druga metoda kloniranja uključuje postavljanje čitavog niza DNK u održive stanice iz kojih je unaprijed uklonjen njihov vlastiti nuklearni materijal. Tada se takva stanica smješta u organizam domaćina, a DNA donora počinje kontrolirati formiranje i razvoj potomstva, potpuno identično donoru. Čuvena ovca Dolly primjer je korištenja upravo ove metode kloniranja. Kad ljudi govore o "kloniranju dinosaura", obično znače ovako nešto. Međutim, taj je postupak nevjerojatno složen i, unatoč nenaučnoj prirodi ove pretpostavke,vjerojatnost da ćemo jednog dana uspjeti prevladati sve nedosljednosti između fragmenata DNA iz kostiju dinosaura i stvoriti održiva potomstva toliko je mala da to mogu svrstati u "nemoguće."
Ali samo zato što je vjerojatnost stvaranja pravog jurskog parka oskudna, ne može se reći da je nemoguće obnoviti izvorni DNK dinosaura ili ostale molekule iz drevnih ostataka. U stvari, ti drevni molekuli mogli bi nam puno reći. Na kraju krajeva, sve se evolucijske promjene prvo moraju dogoditi u genima i odražavati se u molekuli DNK. Također možemo puno naučiti o dugovječnosti molekula in vivo izravno, a ne putem laboratorijskih eksperimenata. Konačno, obnavljanje molekula iz fosilnih uzoraka, uključujući dinosauruse, pruža nam važne informacije o podrijetlu i distribuciji različitih evolucijskih inovacija, poput perja.
Još uvijek moramo puno naučiti u molekularnoj analizi fosila i moramo nastaviti s najvećom pažnjom, nikada ne precjenjujući podatke koje dobivamo. Ali iz molekula sačuvanih u fosilima možemo izvući toliko mnogo zanimljivih stvari da to svakako zaslužuje naš trud.
