суббота, 27 марта 2010 г.

Воскрешая динозавра (продолжение)

Исследования профессора Мари Швейцер (Mary Schweitzer), описанные в предыдущем посте, показывают, что в костях с миллионолетним сроком захоронения возможно обнаружение белковых молекул. Как минимум, их фрагментов. Такая беспрецедентная консервации считается зависимой от вида горной породы, в которой замурованы останки. В песчанике, например, она возможна, а вот в глинистых породах или морских отложениях – полагается, что нет. Кроме того, на роль ответственных за длительные сроки сохранности белков Швейцер рассматривает ионы металлов. Механизм их стабилизирующего действия, предложенный ученой, заключается в запуске реакций, которые приводят к образованию сшивок белковых молекул. В таком состоянии последние гораздо устойчивее к процессам деградации. Источником этих ионов металлов (в основном железа и меди), являются разрушающиеся белки самого же животного – гемоглобин (белок крови) и миоглобин (белок мышц). А существуют ли механизмы или условия консервации, которые способны сохранять макромолекулы нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) на протяжении многих миллионов лет?






Не летающие птицы: Киви, скелет Страуса, скелет Динорниса (слева направо) и их яйца

Попытки извлечения ДНК из ископаемых останков с большими сроками захоронения также имелись. Американские палеонтологи во главе со Скоттом Вудвардом (Scott Woodward) в самом конце прошлого тысячелетия, предприняли попытку извлечения ДНК из костных останков возрастом 80 млн лет. Два фрагмента кости, принадлежавшие неидентифицированному динозавру Мелового периода, были освобождены от песчаника и послужили исходным материалом в работе ученых. Вудварду с коллегами удалось определить последовательность митохондриального гена Цитохрома B (фрагмент в 174 нуклеиновых основания, что в грубом приближении может составлять 10% гена).

Фрагменты костей из работы Вудварда А). фрагмент предположительно какой-то длинной кости диаметром 6 см, В). фрагмент предположительно реберной кости диаметром 2 см

Однако эта работа была подвергнута многочисленной критике, исходом которой стало признание, что определенный фрагмент ДНК не мог принадлежать динозавру мелового периода. На основе анализа геномов современных животных, последовательность, определенная Вудвардом, была более схожа с последовательностью Цитохрома В млекопитающих, хотя филогенетический анализ должен был бы расположить ее ближе к птичьим. Очевидно, имело место загрязнение анализируемых проб. Возможно даже ДНК человека.
Таким образом, если белковый материал при определенных условиях способен сохраняется в костных останках (в микроскопическом количестве, но достаточном, для современных методов его обнаружения), то ДНК, похоже, нет.
Но может имеется другой ископаемый источник нуклеиновых макромолекул динозавров? Например, янтарь? Как предположил Майкл Крайтон (Michael Crichton) еще в 1990-м году в своем известном фантастическом произведении «Парк Юрского периода».
Ископаемая смола янтарь, возраст которой колеблется от 22-х до 135 млн лет, теоретически вполне способна заключать в себе органический материал из Мелового периода (последнего в эпохе динозавров, шедшего, кстати, вслед за Юрским, который закончился 145 млн лет назад). И действительно, на сегодняшний день известно более 1000 различных биологических включений в янтаре, начиная от микроорганизмов, насекомых, паукообразных и заканчивая растениями, лягушками, ящерицами и даже птицами и млекопитающими. Последние, конечно, не замурованы в ископаемой смоле целиком, а представлены лишь частями своих внешних покровов (перья, шерсть, клетки кожи).
Консервирующие свойства янтаря настолько высоки, что, например, в останках насекомых с помощью электронной микроскопии были обнаружены сохранившимися даже органеллы в отдельных клетках, такие как эндоплазматический ретикулюм, рибосомы, митохондрии, ядро.

А). Паук в янтаре, В). Муха, С). Жук, D). Перья, E). Лягушка (без головы)

В конце прошлого тысячелетия был опубликован целый ряд исследований, посвященных изолированию и определению последовательности ДНК у бактерий, насекомых, растений из янтаря. В основном, это были работы со смолой возрастом 10-40 миллионов лет. То есть, более поздним, чем эра динозавров. Однако, в одной публикации был описан эксперимент, в котором удалось-таки получить ДНК долгоносика, заключенного в ливанском янтаре насчитывающем аж 120-135 млн лет!
Тут необходимо, впрочем, заметить, что воспроизводимостью описанные выше результаты не отличаются. То есть, перепроверить и подтвердить их в другой, независимой лаборатории пока не удалось. По этой причине все работы по выделению ДНК их организмов, заключенных в янтаре, научным сообществом отвергаются и не признаются достоверными. Кстати сказать, работ по обнаружению в биоматериале из янтаря ДНК непосредственно динозавров или современных им птиц, рептилий, земноводных не имеется вовсе.
Возможно, защитных свойств янтаря недостаточно для сохранности ДНК, так как он проницаем для газов и некоторых жидкостей. Возможно, те следовые количества, что имеются-таки в останках заключенной в нем живности, недостаточны для обнаружения их современными методами. Так или иначе, но попытка воскресить динозавра из янтаря пока не принесла никаких результатов.
Получается, что ДНК динозавров утрачено навсегда?
Пожалуй, что нет. У природы имеется куда более надежное хранилище, чем массивы горных пород – это ныне здравствующие животные!
Не секрет, что геном заключает в себе массу «избыточной» информации. Лишь часть ее реализуется в течение жизни конкретной особи. А вот из остального архива вполне по силам (отчасти даже и на современном этапе научных знаний) извлечь дремлющие программы далеких предков. Таким образом, многообразие современных птиц – это бесценная кладовая молчащих геномов теропод. И первые шаги в направлении активации фрагментов этих программ уже сделаны.


Один из иллюстративных примеров успеха в области биологии развития - удалось провести съемку под микроскопом первых 24 часов развития эмбриона рыбы IN VIVO (вживую)! Синим покрашены ядра не перемещающихся клеток, оранжевым - клетки мигрирующие со скоростью 1,2 мкм/мин

Несколько команд ученых из целого ряда стран (Великобритания, США, Япония, Франция) используя различные техники по манипуляции генетическим материалом на ранних стадиях онтогенеза, показали, что у птиц возможна активация развития зубов! Считается, что птицы окончательно утратили зубы почти 100 млн лет назад. Сегодня же, благодаря успехам в области биологии развития, куриным эмбрионам смогли успешно возвратить способность к формированию конических, рептилиеподобных зубов!

A). Челюсть "нормального" эмбриона курицы; B). Челюсть "эмбриона-мутанта" с бугорками формирующихся зубов; C-D). Челюсть "эмбриона-мутанта" с коническими выростами зачатков зубов

Безусловно, проделанные работы носят пока модельный характер, демонстрируя лишь принципиальную возможность такого события, как зубы у птиц. Они были выполнены на эмбрионах ранних стадий развития и здорового взрослого клыкастого петуха еще никто не вывел. Но тем не менее, продвижение именно в этом направлении рассматривается некоторыми палеонтологами, как наиболее вероятный сценарий, по воскрешению динозавров. Конечно, даже в случае полного успеха, людям не удастся с помощью птиц вернуть в наш мир все многообразие динозавров, поскольку птицы являются потомками только одной из их ветвей – теропод. И диплодока из попугая не сотворишь. Однако даже один живой динозавр - это будет уже феноменальный успех!

Предположительный вид Эмуазавра, теропода из страуса Эму

Публикация-источник (2000)
Публикация-источник (2002)
Публикация-источник (2003)
Публикация-источник (2006)
Публикация-источник (2009)

Комментариев нет:

Отправить комментарий