Sinds paleontoloog Mary Schweitzer van de University of North Carolina hun zachte weefsel ontdekte in fossielen van dinosauriërs, is de vraag gesteld aan de moderne wetenschap van oude wezens: kunnen we ooit authentiek dinosaurus-DNA vinden? En zo ja, zullen we dan niet in staat zijn om deze geweldige dieren met zijn hulp te herscheppen?
Het is niet gemakkelijk om definitieve antwoorden op deze vragen te geven, maar Dr. Schweitzer stemde er niettemin mee in ons te helpen begrijpen wat we vandaag weten over het genetisch materiaal van dinosauriërs en waar we in de toekomst op kunnen rekenen.
Kunnen we DNA uit fossielen halen?
Deze vraag moet worden begrepen als "kunnen we dinosaurus-DNA krijgen"? Botten zijn samengesteld uit het mineraal hydroxyapatiet, dat zo'n hoge affiniteit heeft voor DNA en veel eiwitten dat het tegenwoordig actief wordt gebruikt in laboratoria om hun moleculen te zuiveren. De botten van dinosauriërs hebben 65 miljoen jaar in de grond gelegen en de kans is vrij groot dat als je actief gaat zoeken naar DNA-moleculen erin, het heel goed mogelijk is om ze te vinden. Simpelweg omdat sommige biomoleculen zich aan dit mineraal kunnen hechten, zoals klittenband. Het probleem zal echter niet zozeer het vinden van DNA in dinosaurusbotten zijn, als wel om te bewijzen dat deze moleculen tot dinosauriërs behoren en niet van een andere mogelijke bron afkomstig zijn.
Zullen we ooit echt DNA uit een dinosaurusbot kunnen halen? Het wetenschappelijke antwoord is ja. Alles is mogelijk totdat het tegendeel is bewezen. Kunnen we nu de onmogelijkheid bewijzen om dinosaurus-DNA te extraheren? Nee, zij kunnen niet. Hebben we al een echt dinosauriërgenmolecuul? Nee, deze vraag staat nog open.
Hoe lang kan DNA worden bewaard in het geologische record en hoe kan men bewijzen dat het van een dinosaurus is en niet samen met een of andere verontreinigende stof in een monster terecht is gekomen dat zich al in het laboratorium bevindt?
Veel wetenschappers denken dat DNA een vrij korte houdbaarheid heeft. Naar hun mening zullen deze moleculen waarschijnlijk niet langer dan een miljoen jaar meegaan, en zeker niet meer dan vijf tot zes miljoen jaar op zijn best. Deze positie ontneemt ons elke hoop het DNA te zien van wezens die meer dan 65 miljoen jaar geleden leefden. Maar waar kwamen deze cijfers vandaan?
Promotie video:
Wetenschappers die aan dit probleem werken, stopten DNA-moleculen in heet zuur en bepaalden de tijd die ze nodig hadden om te vervallen. Hoge temperatuur en zuurgraad zijn gedurende lange tijd als vervangers gebruikt. Volgens de bevindingen van de onderzoekers vervalt DNA vrij snel. De resultaten van een van deze onderzoeken, waarin het aantal DNA-moleculen dat met succes is geëxtraheerd uit monsters van verschillende leeftijden - van enkele honderden tot 8000 jaar, werd vergeleken - toonden aan dat het aantal geëxtraheerde moleculen afneemt met de leeftijd. Wetenschappers zijn zelfs in staat geweest om de "vervalsnelheid" te simuleren en voorspelden, hoewel ze deze bewering niet verifieerden, dat het uiterst onwaarschijnlijk is dat DNA wordt aangetroffen in botten uit het Krijt. Ironisch genoeg toonde dezelfde studie aan dat leeftijd alleen de afbraak of het behoud van DNA niet kan verklaren.
Aan de andere kant hebben we vier onafhankelijke bewijzen dat moleculen die chemisch vergelijkbaar zijn met DNA zich kunnen lokaliseren in de cellen van onze eigen botten, en dit is in goede overeenstemming met het verwachten van dergelijke vondsten in dinosaurusbotten. Dus, als we DNA extraheren uit botten van dinosauriërs, hoe kunnen we er dan zeker van zijn dat dit niet het resultaat is van latere besmetting?
Het idee dat DNA zo lang kan duren, heeft een vrij kleine kans op succes, dus elke claim om echt dinosaurus-DNA te vinden of te herstellen, moet aan de strengste criteria voldoen. Wij bieden het volgende aan:
1. De DNA-sequentie geïsoleerd uit het bot moet overeenkomen met wat zou worden verwacht op basis van andere gegevens. Tegenwoordig zijn er meer dan 300 tekens die dinosaurussen met vogels in verband brengen, en dit bewijst overtuigend dat vogels zijn geëvolueerd uit theropod-dinosauriërs. Daarom zouden de DNA-sequenties van dinosauriërs die uit hun botten zijn verkregen, meer moeten lijken op het genetisch materiaal van vogels dan op het DNA van krokodillen, terwijl ze van beide verschillen. Ze zullen ook verschillen van elk DNA dat uit moderne bronnen komt.
2. Als het dinosaurus-DNA echt is, zal het duidelijk zeer gefragmenteerd en moeilijk te analyseren zijn met onze huidige methoden, ontworpen om gezond en gelukkig modern DNA te sequencen. Als het Tyrex-DNA blijkt te bestaan uit lange reeksen die relatief gemakkelijk te ontcijferen zijn, dan hebben we hoogstwaarschijnlijk te maken met besmetting, en niet met echt dinosaurus-DNA.
3. Het DNA-molecuul wordt als kwetsbaarder beschouwd in vergelijking met andere chemische verbindingen. Daarom, als authentiek DNA in het materiaal aanwezig is, dan moeten er andere, duurzamere moleculen zijn, bijvoorbeeld collageen. Tegelijkertijd moet de verbinding met vogels en krokodillen ook worden opgespoord in de moleculen van deze stabielere verbindingen. Bovendien kunnen in het fossiele materiaal bijvoorbeeld lipiden worden gevonden die celmembranen vormen. Lipiden zijn gemiddeld stabieler dan eiwitten of DNA-moleculen.
4. Als eiwitten en DNA met succes bewaard zijn gebleven uit het Mesozoïcum, moet hun verband met dinosauriërs niet alleen worden bevestigd door sequentiebepaling, maar ook door andere methoden van wetenschappelijk onderzoek. Het binden van eiwitten aan specifieke antilichamen zal bijvoorbeeld bewijzen dat dit inderdaad zachte weefseleiwitten zijn en geen vervuiling door externe gesteenten. In onze studies waren we in staat om met succes een chemisch DNA-achtige substantie in T. Rex-botcellen te lokaliseren met behulp van zowel DNA-specifieke methoden als antilichamen tegen eiwitten die zijn geassocieerd met DNA van gewervelden.
5. Ten slotte, en misschien wel het allerbelangrijkste, moet in alle fasen van elk onderzoek goed toezicht worden uitgeoefend. Samen met de monsters waaruit we DNA hopen te extraheren, is het nodig om de gastgesteenten te onderzoeken, evenals alle chemische verbindingen die in het laboratorium worden gebruikt. Als ze ook sequenties bevatten die voor ons interessant zijn, dan zijn het hoogstwaarschijnlijk slechts vervuilende stoffen.
Dus zullen we ooit een dinosaurus kunnen klonen?
In zekere zin. Klonen, zoals gebruikelijk in het laboratorium, is het inbrengen van een bekend stukje DNA in bacteriële plasmiden. Dit fragment repliceert wanneer een cel zich deelt, wat resulteert in veel kopieën van identiek DNA. Een andere methode van klonen is het plaatsen van een hele set DNA in levensvatbare cellen, waaruit vooraf hun eigen kernmateriaal is verwijderd. Vervolgens wordt zo'n cel in het organisme van de gastheer geplaatst en begint het donor-DNA de vorming en ontwikkeling van nakomelingen te beheersen, volledig identiek aan de donor. De beroemde Dolly het schaap is een voorbeeld van het gebruik van alleen deze methode van klonen. Als mensen het hebben over 'het klonen van een dinosaurus', bedoelen ze meestal zoiets als dit. Dit proces is echter ongelooflijk complex en, ondanks de onwetenschappelijke aard van deze veronderstelling,de kans dat we ooit in staat zullen zijn om alle inconsistenties tussen DNA-fragmenten van dinosaurusbotten te overwinnen en levensvatbare nakomelingen te produceren, is zo klein dat ik het classificeer als 'niet mogelijk'.
Maar alleen omdat de kans op het creëren van een echt Jurassic Park klein is, kan niet worden gezegd dat het onmogelijk is om het originele dinosaurus-DNA zelf of andere moleculen uit oude overblijfselen te herstellen. In feite kunnen deze oude moleculen ons veel vertellen. Alle evolutionaire veranderingen moeten immers eerst in genen plaatsvinden en weerspiegeld worden in DNA-moleculen. We kunnen ook direct veel leren over de levensduur van moleculen in vivo, in plaats van door laboratoriumexperimenten. Ten slotte levert het terugwinnen van moleculen uit fossiele exemplaren, waaronder dinosauriërs, ons belangrijke informatie over de oorsprong en verspreiding van verschillende evolutionaire innovaties, zoals veren.
We hebben nog veel te leren bij moleculaire analyse van fossielen, en we moeten met de grootste zorg te werk gaan en de gegevens die we ontvangen nooit overschatten. Maar we kunnen zoveel interessante dingen halen uit de moleculen die in de fossielen zijn bewaard, dat het zeker onze inspanningen verdient.