Seit die Paläontologin Mary Schweitzer von der University of North Carolina ihr Weichgewebe in Dinosaurierfossilien entdeckt hat, hat sich die moderne Wissenschaft der alten Kreaturen gefragt, ob wir jemals echte Dinosaurier-DNA finden können. Und wenn ja, können wir diese erstaunlichen Tiere nicht mit ihrer Hilfe nachbauen?
Es ist nicht einfach, eindeutige Antworten auf diese Fragen zu geben, aber Dr. Schweitzer erklärte sich dennoch bereit, uns zu helfen, zu verstehen, was wir heute über das genetische Material von Dinosauriern wissen und worauf wir uns in Zukunft verlassen können.
Können wir DNA aus Fossilien gewinnen?
Diese Frage sollte verstanden werden als "können wir Dinosaurier-DNA bekommen"? Knochen bestehen aus dem Mineral Hydroxylapatit, das eine so hohe Affinität zu DNA und vielen Proteinen aufweist, dass es heute in Laboratorien aktiv zur Reinigung ihrer Moleküle verwendet wird. Die Knochen von Dinosauriern liegen seit 65 Millionen Jahren im Boden, und die Wahrscheinlichkeit ist ziemlich hoch, dass es durchaus möglich ist, sie zu finden, wenn Sie aktiv nach DNA-Molekülen in ihnen suchen. Einfach, weil einige Biomoleküle wie Klettband an diesem Mineral haften bleiben können. Das Problem wird jedoch nicht darin bestehen, einfach DNA in Dinosaurierknochen zu finden, sondern zu beweisen, dass diese Moleküle Dinosauriern gehören und nicht aus einer anderen möglichen Quelle stammen.
Werden wir jemals in der Lage sein, echte DNA aus einem Dinosaurierknochen zu gewinnen? Die wissenschaftliche Antwort lautet ja. Alles ist möglich, bis das Gegenteil bewiesen ist. Können wir jetzt die Unmöglichkeit beweisen, Dinosaurier-DNA zu extrahieren? Nein sie können nicht. Haben wir bereits ein echtes Dinosaurier-Genmolekül? Nein, diese Frage ist noch offen.
Wie lange kann DNA in der geologischen Aufzeichnung aufbewahrt werden und wie kann man nachweisen, dass sie zu einem Dinosaurier gehört und nicht zusammen mit einer Verunreinigung in eine bereits im Labor befindliche Probe gelangt ist?
Viele Wissenschaftler glauben, dass DNA eine ziemlich kurze Haltbarkeit hat. Ihrer Meinung nach ist es unwahrscheinlich, dass diese Moleküle länger als eine Million Jahre und sicherlich höchstens fünf bis sechs Millionen Jahre halten. Diese Position beraubt uns jeglicher Hoffnung, die DNA von Kreaturen zu sehen, die vor über 65 Millionen Jahren lebten. Aber woher kamen diese Zahlen?
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Wissenschaftler, die an diesem Problem arbeiten, setzen DNA-Moleküle in heiße Säure und legen die Zeit fest, die sie für den Zerfall brauchten. Hohe Temperatur und Säure wurden für lange Zeiträume als Ersatz verwendet. Nach den Erkenntnissen der Forscher zerfällt die DNA ziemlich schnell. Die Ergebnisse einer solchen Studie, in der die Anzahl der DNA-Moleküle verglichen wurde, die erfolgreich aus Proben unterschiedlichen Alters - von mehreren hundert bis 8000 Jahren - extrahiert wurden, zeigten, dass die Anzahl der extrahierten Moleküle mit dem Alter abnimmt. Wissenschaftler waren sogar in der Lage, die "Zerfallsrate" zu simulieren und sagten voraus, obwohl sie diese Behauptung nicht bestätigten, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, DNA in Kreideknochen zu finden. Ironischerweise zeigte dieselbe Studie, dass das Alter allein den Abbau oder die Konservierung von DNA nicht erklären kann.
Andererseits haben wir vier unabhängige Beweislinien dafür, dass sich chemisch DNA-ähnliche Moleküle in den Zellen unserer eigenen Knochen lokalisieren können, und dies stimmt gut mit der Erwartung solcher Funde in Dinosaurierknochen überein. Wenn wir also DNA aus Knochen von Dinosauriern extrahieren, wie können wir dann sicher sein, dass dies nicht das Ergebnis einer späteren Kontamination ist?
Die Idee, dass DNA so lange halten kann, hat nur sehr geringe Erfolgschancen. Daher muss jeder Anspruch, echte Dinosaurier-DNA zu finden oder wiederzugewinnen, die strengsten Kriterien erfüllen. Wir bieten folgendes an:
1. Die aus dem Knochen isolierte DNA-Sequenz sollte mit dem übereinstimmen, was aufgrund anderer Daten zu erwarten wäre. Heute gibt es über 300 Zeichen, die Dinosaurier mit Vögeln verbinden und überzeugend beweisen, dass sich Vögel aus Theropodendinosauriern entwickelt haben. Daher sollten die DNA-Sequenzen von Dinosauriern, die aus ihren Knochen gewonnen werden, dem genetischen Material von Vögeln ähnlicher sein als der DNA von Krokodilen, während sie sich von beiden unterscheiden. Sie unterscheiden sich auch von jeder DNA aus modernen Quellen.
2. Wenn Dinosaurier-DNA real ist, wird sie offensichtlich stark fragmentiert und mit unseren derzeitigen Methoden, die darauf ausgelegt sind, gesunde und glückliche moderne DNA zu sequenzieren, schwer zu analysieren sein. Wenn sich herausstellt, dass "Tirex-DNA" aus langen Strings besteht, die relativ leicht zu entziffern sind, dann handelt es sich höchstwahrscheinlich um Kontamination und nicht um echte Dinosaurier-DNA.
3. Das DNA-Molekül wird im Vergleich zu anderen chemischen Verbindungen als zerbrechlicher angesehen. Wenn daher authentische DNA im Material vorhanden ist, müssen andere, haltbarere Moleküle vorhanden sein, beispielsweise Kollagen. Gleichzeitig sollte der Zusammenhang mit Vögeln und Krokodilen auch in den Molekülen dieser stabileren Verbindungen verfolgt werden. Darüber hinaus finden sich im fossilen Material beispielsweise Lipide, aus denen Zellmembranen bestehen. Lipide sind im Durchschnitt stabiler als Proteine oder DNA-Moleküle.
4. Wenn Proteine und DNA aus dem Mesozoikum erfolgreich erhalten wurden, sollte ihre Verbindung mit Dinosauriern nicht nur durch Sequenzierung, sondern auch durch andere Methoden der wissenschaftlichen Forschung bestätigt werden. Zum Beispiel wird die Bindung von Proteinen an spezifische Antikörper beweisen, dass dies tatsächlich Weichteilproteine sind und keine Kontamination durch äußere Gesteine. In unseren Studien konnten wir eine chemisch DNA-ähnliche Substanz in T. Rex-Knochenzellen sowohl mit DNA-spezifischen Methoden als auch mit Antikörpern gegen Proteine, die mit Wirbeltier-DNA assoziiert sind, erfolgreich lokalisieren.
5. Schließlich und vielleicht am wichtigsten ist, dass in allen Phasen jeder Forschung eine angemessene Überwachung angewendet wird. Zusammen mit den Proben, aus denen wir DNA extrahieren möchten, müssen die Wirtsgesteine sowie alle im Labor verwendeten chemischen Verbindungen untersucht werden. Wenn sie auch für uns interessante Sequenzen enthalten, handelt es sich höchstwahrscheinlich nur um Schadstoffe.
Werden wir jemals in der Lage sein, einen Dinosaurier zu klonen?
In einem Sinn. Das Klonen ist, wie es üblicherweise im Labor durchgeführt wird, die Insertion eines bekannten DNA-Stücks in bakterielle Plasmide. Dieses Fragment repliziert sich immer dann, wenn sich eine Zelle teilt, was zu vielen Kopien identischer DNA führt. Eine andere Methode zum Klonen besteht darin, einen ganzen Satz DNA in lebensfähige Zellen zu legen, aus denen ihr eigenes Kernmaterial im Voraus entfernt wurde. Dann wird eine solche Zelle in den Organismus des Wirts eingebracht, und die Spender-DNA beginnt, die Bildung und Entwicklung von Nachkommen zu kontrollieren, die mit dem Spender völlig identisch sind. Der berühmte Dolly das Schaf ist ein Beispiel für die Verwendung genau dieser Klonmethode. Wenn Leute über das "Klonen eines Dinosauriers" sprechen, meinen sie normalerweise so etwas. Dieser Prozess ist jedoch unglaublich komplex und trotz der Unwissenschaftlichkeit dieser AnnahmeDie Wahrscheinlichkeit, dass wir eines Tages alle Inkonsistenzen zwischen DNA-Fragmenten aus Dinosaurierknochen überwinden und lebensfähige Nachkommen hervorbringen können, ist so gering, dass ich sie als "nicht möglich" einstufe.
Aber nur weil die Wahrscheinlichkeit, einen echten Jurassic Park zu schaffen, gering ist, kann nicht gesagt werden, dass es unmöglich ist, die ursprüngliche Dinosaurier-DNA selbst oder andere Moleküle aus alten Überresten wiederherzustellen. Tatsächlich könnten uns diese alten Moleküle viel erzählen. Schließlich müssen alle evolutionären Veränderungen zuerst in Genen auftreten und sich in DNA-Molekülen widerspiegeln. Wir können auch direkt über die Langlebigkeit von Molekülen in vivo lernen, anstatt durch Laborexperimente. Die Rückgewinnung von Molekülen aus fossilen Exemplaren, einschließlich Dinosauriern, liefert uns wichtige Informationen über die Entstehung und Verbreitung verschiedener evolutionärer Innovationen wie Federn.
Bei der molekularen Analyse von Fossilien müssen wir noch viel lernen, und wir müssen mit größter Sorgfalt vorgehen und dürfen die Daten, die wir erhalten, niemals überschätzen. Aber wir können so viele interessante Dinge aus den in den Fossilien erhaltenen Molekülen extrahieren, dass es sicherlich unsere Bemühungen verdient.