Kopš Ziemeļkarolīnas universitātes paleontoloģes Marijas Šveiceres mīksto audu atklāšanas dinozauru fosilijās mūsdienu seno radību zinātnei ir uzdots jautājums: vai mēs kādreiz varam atrast autentisku dinozauru DNS? Un ja tā, vai mēs nevarēsim atjaunot šos apbrīnojamos dzīvniekus ar tās palīdzību?
Nav viegli sniegt konkrētas atbildes uz šiem jautājumiem, taču doktors Šveicers tomēr piekrita mums palīdzēt saprast, ko mēs šodien zinām par dinozauru ģenētisko materiālu un uz ko mēs varam paļauties nākotnē.
Vai mēs varam iegūt DNS no fosilijām?
Šis jautājums jāsaprot kā "vai mēs varam iegūt dinozauru DNS"? Kaulus veido minerāls hidroksiapatīts, kam ir tik augsta afinitāte pret DNS un daudziem proteīniem, ka to šodien aktīvi izmanto laboratorijās, lai attīrītu to molekulas. Dinozauru kauli ir zemē gulējuši 65 miljonus gadu, un ir diezgan liela varbūtība, ka, ja jūs aktīvi sākat meklēt DNS molekulas tajos, tad tos ir pilnīgi iespējams atrast. Vienkārši tāpēc, ka dažas biomolekulas var pielipt šim minerālam, piemēram, Velcro. Tomēr problēma nebūs tikai DNS atrašana dinozauru kaulos, bet gan pierādījums, ka šīs molekulas pieder pie dinozauriem un nav cēlušās no kāda cita iespējamā avota.
Vai mēs kādreiz spēsim atgūt īstu DNS no dinozauru kaula? Zinātniskā atbilde ir jā. Viss ir iespējams, kamēr nav pierādīts pretējais. Vai mēs tagad varam pierādīt, ka nav iespējams iegūt dinozauru DNS? Nē, viņi nevar. Vai mums jau ir īsta dinozauru gēna molekula? Nē, šis jautājums joprojām ir atklāts.
Cik ilgi DNS var saglabāt ģeoloģiskajā dokumentācijā un kā var pierādīt, ka tā pieder pie dinozaura, un neiekļuva paraugā jau laboratorijā kopā ar kādu piesārņotāju?
Daudzi zinātnieki uzskata, ka DNS ir diezgan īss glabāšanas laiks. Pēc viņu domām, šīs molekulas, visticamāk, neturpinās ilgāk par miljonu gadu un, protams, ne ilgāk kā piecus līdz sešus miljonus gadu. Šī nostāja liedz mums jebkādas cerības redzēt to radījumu DNS, kuri dzīvoja pirms vairāk nekā 65 miljoniem gadu. Bet no kurienes šie skaitļi radās?
Reklāmas video:
Zinātnieki, kas strādā pie šīs problēmas, ievietoja DNS molekulas karstā skābā un noteica laiku, kas vajadzīgs, lai tās sabruktu. Augstu temperatūru un skābumu ilgstoši izmanto kā aizstājējus. Saskaņā ar pētnieku secinājumiem, DNS sabrūk diezgan ātri. Viena šāda pētījuma rezultāti, kurā salīdzināja DNS molekulu skaitu, kas veiksmīgi iegūtas no dažāda vecuma - no vairākiem simtiem līdz 8000 gadu - paraugiem, parādīja, ka iegūto molekulu skaits samazinās ar vecumu. Zinātnieki pat ir spējuši imitēt "sabrukšanas ātrumu" un paredzēja, ka, lai arī viņi nav pārbaudījuši šo apgalvojumu, ir ārkārtīgi maz ticams, ka krītainajos kaulos tiks atrasta DNS. Ironiski, ka šis pats pētījums parādīja, ka vecums vien nevar izskaidrot DNS sabrukšanu vai saglabāšanu.
No otras puses, mums ir četras neatkarīgas pierādījumu līnijas, ka molekulas, kas ķīmiski līdzīgas DNS, var lokalizēties mūsu pašu kaulu šūnās, un tas labi saskan ar šādu atradumu gaidīšanu dinozauru kaulos. Tātad, ja mēs ekstrahējam DNS no kauliem, kas pieder dinozauriem, kā mēs varam būt pārliecināti, ka tas nav vēlākas inficēšanās rezultāts?
Idejai, ka DNS var kalpot tik ilgi, ir diezgan maza izredzes gūt panākumus, tāpēc jebkurai pretenzijai atrast vai atgūt reālu dinozauru DNS jāatbilst visstingrākajiem kritērijiem. Mēs piedāvājam:
1. No kaula izdalītai DNS sekvencei vajadzētu sakrist ar to, ko varētu sagaidīt, pamatojoties uz citiem datiem. Mūsdienās ir vairāk nekā 300 pazīmju, kas saista dinozaurus ar putniem, un pārliecinoši pierāda, ka putni ir attīstījušies no theropod dinozauriem. Tāpēc dinozauru DNS sekvencēm, kas iegūtas no viņu kauliem, vajadzētu būt vairāk līdzīgām putnu ģenētiskajam materiālam nekā krokodilu DNS, vienlaikus atšķiroties no abām. Viņi arī atšķirsies no jebkuras DNS, kas nāk no mūsdienu avotiem.
2. Ja dinozauru DNS ir īsta, tas acīmredzami būs ļoti sadrumstalots un grūti analizējams ar mūsu pašreizējām metodēm, kas paredzētas veselīgas un laimīgas mūsdienu DNS secībai. Ja izrādās, ka "Tirex DNS" sastāv no garām virknēm, kuras ir salīdzinoši viegli atšifrēt, tad, visticamāk, mums ir darīšana ar piesārņojumu, nevis ar īstu dinozauru DNS.
3. DNS molekula tiek uzskatīta par trauslāku salīdzinājumā ar citiem ķīmiskiem savienojumiem. Tāpēc, ja materiālā ir autentiska DNS, tad jābūt arī citām, izturīgākām molekulām, piemēram, kolagēnam. Tajā pašā laikā šo stabilāko savienojumu molekulās vajadzētu izsekot arī saiknei ar putniem un krokodiliem. Turklāt fosilā materiālā, piemēram, var atrast lipīdus, kas veido šūnu membrānas. Lipīdi ir stabilāki nekā vidēji olbaltumvielas vai DNS molekulas.
4. Ja olbaltumvielas un DNS ir veiksmīgi saglabāti no mezozoja laikiem, to saistība ar dinozauriem jāapstiprina ne tikai ar sekvencēšanu, bet arī ar citām zinātniskās izpētes metodēm. Piemēram, olbaltumvielu saistīšana ar specifiskām antivielām pierādīs, ka tie patiešām ir mīksto audu proteīni, nevis piesārņojums no ārējiem iežiem. Savos pētījumos mēs spējām veiksmīgi lokalizēt ķīmiski DNS līdzīgu vielu T. Reksa kaulu šūnās, izmantojot gan DNS specifiskas metodes, gan antivielas pret olbaltumvielām, kas saistītas ar mugurkaulnieku DNS.
5. Visbeidzot, un, iespējams, vissvarīgāk, visos pētniecības posmos ir jāpiemēro pareiza uzraudzība. Līdztekus paraugiem, no kuriem mēs ceram iegūt DNS, ir jāizmeklē saimniekaugi, kā arī visi laboratorijā izmantotie ķīmiskie savienojumi. Ja tie satur arī mūs interesējošas sekvences, tad, visticamāk, tie ir tikai piesārņotāji.
Tātad vai mēs kādreiz varēsim klonēt dinozauru?
Savā ziņā. Klonēšana, kā tas parasti tiek darīts laboratorijā, ir zināma DNS gabala ievietošana baktēriju plazmidās. Šis fragments atkārtojas ikreiz, kad šūna dalās, kā rezultātā rodas daudz identisku DNS kopiju. Cita klonēšanas metode ietver visa DNS komplekta ievietošanu dzīvotspējīgās šūnās, no kurām jau iepriekš ir noņemts viņu pašu kodolmateriāls. Tad šāda šūna tiek ievietota saimnieka organismā, un donora DNS sāk kontrolēt pēcnācēju veidošanos un attīstību, pilnīgi identisku donoram. Slavenā aita Dolly ir piemērs, kā izmantot tieši šo klonēšanas metodi. Kad cilvēki runā par "dinozauru klonēšanu", viņi parasti domā kaut ko līdzīgu. Tomēr šis process ir neticami sarežģīts, un, neskatoties uz šī pieņēmuma nezinātnisko raksturu,varbūtība, ka kādreiz mēs spēsim novērst visas neatbilstības starp DNS fragmentiem no dinozauru kauliem un radīt dzīvotspējīgus pēcnācējus, ir tik maza, ka es to klasificēju kā “nav iespējams”.
Bet tikai tāpēc, ka īsta Jurassic Park izveides iespējamība ir niecīga, nevar teikt, ka nav iespējams atjaunot pašu sākotnējo dinozauru DNS vai citas molekulas no senām atliekām. Patiesībā šīs senās molekulas varētu mums pateikt daudz. Galu galā visām evolūcijas izmaiņām vispirms jānotiek gēnos un jāatspoguļojas DNS molekulās. Arī par molekulu ilgmūžību in vivo mēs varam uzzināt daudz tieši, nevis veicot laboratoriskos eksperimentus. Visbeidzot, molekulu atgūšana no fosiliem paraugiem, ieskaitot dinozaurus, sniedz mums svarīgu informāciju par dažādu evolūcijas jauninājumu, piemēram, spalvu, izcelsmi un izplatību.
Mums joprojām ir daudz ko mācīties fosiliju molekulārajā analīzē, un mums jārīkojas ļoti uzmanīgi, nekad nepārspīlējot saņemtos datus. Bet no fosilijās saglabātajām molekulām mēs varam iegūt tik daudz interesantu lietu, ka tas noteikti ir pelnījis mūsu centienus.