Najstarsze kopalne DNA
Paweł Szablewski | 2007-07-28
Coraz częściej udaje się pozyskać i odczytać genom wymarłych gatunków. DNA należy do materiałów biologicznych najbardziej wrażliwych na upływ czasy. Po śmierci właśnie DNA, jako jedno z pierwszych rozpada się na wiele drobnych fragmentów.
Pierwszą większą sensację wzbudził niedźwiedź jaskiniowy (Ursus spelaeus) znaleziony w Alpach Austriackich. Kości pochodzące od tych osobników datowano na około 40 tys. lat. Wcześniej uzyskiwane próby kopalnego DNA nie przekraczały kilku tysięcy lat i przeważnie dotyczyły osobników zachowanych w wiecznej zmarzlinie. Czym starsze skamieniałości tym większe niebezpieczeństwo zanieczyszczenia go przez DNA mikroorganizmów rozkładających martwe tkanki, czy żyjących w glebie. Także w późniejszym okresie może dojść do zanieczyszczenia DNA przeniesionym przez ludzi stykających się z eksponatami czy substancjami konserwującymi.
Dlatego badania na DNA wymarłych gatunków prowadzi się w laboratoriach o bardzo zaostrzonych wymaganiach czystości. Niezbędne są też duże bazy danych. DNA ludzi, aby wykluczyć własne zanieczyszczenia i DNA gatunków porównawczych, aby rozpoznać co cenne, a co niepożądanym zanieczyszczeniem. I bardzo czuły sprzęt, który zamiast kilogramów może zadowolić się małymi skrawkami materiału do analiz.
W przypadku niedźwiedzia jaskiniowego prace prowadzono pod kierunkiem James Noonan z Lawrence Berkeley National Laboratory w Kalifornii (USA). DNA pozyskano z próbek kości nóg należących do dwóch osobników. Sekwencjonowaniu poddano cały genom jaki udało się pozyskać z próbek. Następnie porównano go z genomem psa. Linie rodowodowe niedźwiedź i psowatych rozeszły się około 50 milionów lat temu i ich materiał genetyczny jest taki sam w 92%. Tylko 6% prób dostarczyło niezanieczyszczonego DNA, w reszcie znaleziono znaczne ilości materiału genetycznego mikroorganizmów.
Następnym gatunkiem był mamut włochaty (Mammuthus primigenius). Wykorzystano próby kości wydobytych z zmarzlin Jakucji w Berelech datowanych na 30-40 tys. lat. Prace prowadzono pod kierunkiem Michaela Hofreitera z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej Maksa Plancka w Lipsku. W tym wypadku skupiono się na DNA mitochondrialnym. Był to pierwszy przypadek w którym odczytano prawie całe DNA mitochondrialne należące do wymarłego gatunku.
Ostatnio, kolejny rekord ustanowił krewny mamuta - mastodont (Mammut americanum). Jest to pradawny gatunek dużych słoni. Badania przeprowadzili specjaliści z Instytutu Maksa Plancka w Lipsku. Do badań pobrano miazgę z zęba i kości mastodonta znalezionego na Alasce. Według danych geologicznych zalegał on w pokładach mogących mieć 50-130 tys. lat. Odczytane DNA mitochondrialne jest podobnej długości co współczesnych słoni i zawiera 37 genów. Na podstawie porównania odczytanych genów z genami już znanych zwierząt udało się odtworzyć drzewo genealogiczne słoni. Najpóźniej doszło do rozdzielenia słoni indyjski i mamutów około 6,7 mln lat temu, linia słoni afrykański oddzieliła się około 7,6 mln lat temu, natomiast mastodont wszedł na swoją własną drogę ewolucyjną około 26 mln lat temu.
Dużo starszy materiał udało się pozyskać z wierceń w lodach Grenlandii. Prace przeprowadził zespół naukowców pod kierunkiem Eske Willersleva z Uniwersytetu w Kopenhadze. Rdzenie pochodził z wierceń na 3 i 2 kilometry w głąb pokrywy lodowej wyspy. Naukowcy skupili się na ich najgłębszej warstwie, składającej się z lodu posklejanego z mułem. Dokładna analiza tych fragmentów pozwoliła wyodrębnić pozostałość DNA żyjących tam organizmów. Jest to najstarsze zbadane do tej pory DNA, datowane na 450-900 tys. lat. Fragmenty DNA potwierdzają wyniki innych badań wskazujących, iż w tym okresie Grenlandia była znacznie cieplejsza, zieloną wyspą porośniętą borealnym lasami z przewagą drzew iglastych.
Trudno jest powiedzieć ile może przetrwać najstarsze DNA, zwłaszcza gdy trafi na bardzo korzystne warunki do przetrwania. Jeszcze kilka lat temu szacowano, że nie dłużej jak kilka tysięcy lat. Po rozpoczęciu prac nad wymarłymi gatunkami wiek ten stopniowo przesuwa się. Obecnie uważa się, że będzie to około 1 milion lat. Co prawda już pokazują się pracę o odnajdywaniu pozostałości tkanek miękkich należących do dinozaurów ale nie dopatrzono się w nich pozostałości DNA. Także doniesienia o odczytaniu DNA bakterii sprzed 100 milionów lat nie doczekały się potwierdzenia. Próbom natomiast zarzucono możliwość zanieczyszczenia ich materiałem pochodzącym od współczesnych mikroorganizmów.
Źródła:
- nature.com, Mastodon DNA sequenced, 2007.07.24,
- eurekalert.org, Oldest DNA ever recovered suggests earth was warmer than previously believed, 2007.07.05,
- eurekalert.org, Fossil DNA illuminates life, 2007.07.05,
- gazeta.pl, Odtworzono pełny zapis mitochondrialnego DNA mamuta, 2005.12.19,
- nationalgeographic.com, Ancient Bear DNA Mapped - A 1st for Extinct Species, 2005.07.04,
Komentarze
Noqa | 2007-08-01 00:00:00
A DNA NIEmitochondrialne udało sie odczytać?
Marian Lewadoski | 2007-08-04 00:00:00
Jestem biotechnologiem już prawie ale jeszcze takiego czegoś nie widziałem...co za fantazja:)
Łukasz z 5ego roku biotech na UTP | 2007-08-04 00:00:00
Bzdura proszę Pani!!!
karol | 2007-08-04 00:00:00
facet nie pisz tyle bzdur bo przez ciebie wylysieje
Paweł Szablewski | 2007-08-04 00:00:00
W każdym opisanym przypadku udało się odczytać także fragmenty DNA NIEmitochondrialnego. Prace skupiają się na mitochondrialnym bo jest go więcej kopii. Każda komórka zawiera wiele mitochondrii z własnym DNA. Braki w jednym można uzupełnić informację z innych. Informacje jakie udaje się odczytać z kopalnego DNA NIEmitochondrialnego są na ogół bardzo fragmentaryczne. Najbardziej zaawansowane prace pod tym względem dotyczą mamuta z Mammoth Creation Project i neandertalczyka pod kierunkiem Svante Pääbo z Instytutu Maksa Plancka w Lipsku. W tym drugim przypadku naukowcy zapowiedzieli, że gdy uda im się zebrać odpowiednie fundusze będą w stanie odczytać całe DNA neandertalczyka w przeciągu kilku lat. Na razie odczytano ponad milion par zasad.
mikroos | 2007-08-06 00:00:00
Pawle, jak można w serwisie biotechnologicznym napisać "kod genetyczny jako jeden z pierwszy rozpada się" ?! Przypominam, że kod genetyczny jest tylko SPOSOBEM zapisu danych w DNA, a nie jakimś fizycznym ciałem. Rozpaść może się DNA, względnie informacja genetyczna w nim zapisana - ALE NIE KOD GENETYCZNY!
Admin | 2007-08-11 00:00:00
oczywiście racje, poprawione.
jonathan | 2007-08-16 00:00:00
Tak jak Paweł mówi mitochondrialnego DNA jest więcej kopii, więc co tu komentować.Ten na dole wyłysieje.