Днк динозавров: Наука: Наука и техника: Lenta.ru |

Содержание

Генетики нашли останки, которые помогут ученым «воскресить» динозавров

Наука
27 сентября 2021

Анастасия
Никифорова

Новостной редактор

Анастасия
Никифорова

Новостной редактор

Китайским ученым удалось успешно выделить сохранившиеся хрящевые клетки динозавра. Ему более 125 млн лет. Исследователи уверены, что эта работа приближает науку к секвенированию ДНК древних ящеров и их «воскрешению».

Читайте «Хайтек» в

Группа ученых из Института палеонтологии и палеоантропологии позвоночных Китайской академии наук выделила прекрасно сохранившиеся хрящевые клетки у динозавра Caudipteryx. Он обитал на северо-востоке Китая 125 млн лет назад. Сами клетки содержат ядра с остатками органических молекул и хроматина. Исследование публикует журнал Communications Biology.

Динозавр был маленьким всеядным животным размером с павлина с длинными перьями на хвосте. В раннем меловом периоде он бродил по берегам мелких озер биоты Джехол — экосистеме, сложившейся в северо-восточном Китае 133–120 млн лет назад на территории современной провинции Ляонин. Ученые отмечают, что в биоте Джехол окаменелости хорошо сохраняются из-за мелкого вулканического пепла, который погребал погибших животных и защищал тела от внешнего воздействия меняющейся окружающей среды.

Реконструкция биоты Джехол и хорошо сохранившийся образец каудиптерикса. Предоставлено: изображение ZHENG Qiuyang.

В ходе исследования палеонтологи извлекли кусок дистального суставного хряща из правой бедренной кости образца, декальцинировали его и использовали различные микроскопические и химические методы анализа. Все клетки минерализовались путем окварцевания после смерти животного. Эта силицификация, скорее всего, и способствовала отличной сохранности клеток динозавра.

Сохранность находки оказалась столь уникальной, что специалисты смогли рассмотреть и некоторые оригинальные биомолекулы в клетках, и нити хроматина. По словам авторов, подобные исследования приближают науку к успешному секвенированию ДНК динозавров. Клетки Caudipteryx не полностью окаменели и все еще содержат остатки органических молекул. В дальнейшем ученые планируют выяснить, сохранили ли они какую-либо биологическую информацию и остатки ДНК.

Читать далее

Астрономы случайно нашли две галактики на краю пространства и времени

Люди впервые спустились на дно «Адского колодца»: что они там нашли

Китайский реактивный дрон летает рекордные 20 часов на скорости 800 км/ч

Читать ещё

Живой динозавр.

Ученые рассказали можно ли создать настоящий Парк Юрского периода

Исследователи говорят, что воссоздать динозавров по их ДНК возможно, но существует ряд проблем.

Азбука ДНК

ДНК — это дезоксирибонуклеиновая кислота, она есть в каждой клетке каждого организма, когда-либо жившего на Земле, включая динозавров. «Думайте о ДНК как о молекулах, несущих генетический код, набор инструкций, которые помогают телу и разуму расти и процветать», — говорит Уильям Осич из Университета штата Огайо, США.

ДНК гораздо легче найти в мягких тканях животного — их органах, кровеносных сосудах, нервах и мышцах. Но мягкие ткани динозавра давно исчезли. Они либо разложились, либо их съели другие динозавры.

Фото: wikipedia

ДНК динозавров все еще существует?

Окаменелости динозавров — это все, что осталось от этих доисторических животных. Окаменелости, погруженные на десятки миллионов лет в древнюю почву, минералы и воду – это кости, зубы и черепа динозавров.

«Мы находим окаменелости динозавров в земле, в руслах рек и озер, а также на склонах утесов и гор. Часто они находятся совсем близко к поверхности и обычно заключены в осадочных породах», — говорит ученый. «Имея достаточно окаменелостей, ученые могут воссоздать скелет динозавра, тот который можно увидеть в музее».

Но у ученых возникает большая проблема при попытке найти ДНК в окаменелостях динозавров. Молекулы ДНК со временем распадаются. Недавние исследования показывают, что ДНК разрушается и в конечном итоге распадается примерно через 7 миллионов лет.

«Кажется, что это очень долго, но последний динозавр умер в конце мелового периода. Это было более 65 миллионов лет назад», — говорит Осич.

Это означает, что, даже с использованием лучших технологий, доступных сегодня, невозможно создать динозавра из его ДНК.

Интересная находка

Хотя уже слишком поздно находить ДНК динозавров, недавно ученые обнаружили нечто интересное. Они обнаружили фрагменты ДНК в окаменелостях неандертальцев и других древних млекопитающих, таких как шерстистые мамонты, говорит Осич.

«Этим фрагментам менее 2 миллионов лет, задолго до того, как вся ДНК распалась», — говорит ученый.

А что если?

«Давайте представим, что когда-нибудь в будущем ученые восстановили фрагменты ДНК динозавров. Имея только фрагменты, ученые все еще не могут создать полного динозавра. Им придется объединить фрагменты ДНК динозавра с ДНК другого животного, чтобы создать живой организм», — говорит Осич.

Однако это существо не будет настоящим динозавром. Скорее, это будет гибрид, смесь динозавра и, скорее всего, птицы или пресмыкающегося.

«Думаете, это хорошая идея? В конце концов, это пытались сделать ученые из фильмов. И даже если вы не смотрели серию этих блокбастеров, поверьте, все закончилось не очень хорошо», — говорит ученый.

В черепе динозавра обнаружены следы ископаемой ДНК

В течение миллиардов лет ДНК служила информационной молекулой жизни, содержащей инструкции о том, как и когда создавать белки живых организмов. Но как долго может сохраняться эта биологическая информация? В новом провокационном исследовании международная группа исследователей обнаружила окаменелости динозавров, которые настолько хорошо сохранились, что некоторые из них содержат очертания клеток и структуры, которые могли образоваться из исходной ДНК динозавров.

В исследовании, опубликованном на прошлой неделе в National Science Review , подробно рассматриваются две кости черепа молодых особей гадрозавра Hypacrosaurus stebingeri , травоядного динозавра, который жил на территории нынешней Монтаны около 75 миллионов лет назад.

Внутри крошечных окаменелостей исследователи могут увидеть нечто похожее на клетки, некоторые из которых заморожены в процессе деления. Другие содержат затемненные шарики, похожие на ядра, клеточные структуры, в которых хранится ДНК. А одна клетка, кажется, даже содержит темные запутанные кольца, напоминающие хромосомы, конденсированные нити белков и ДНК, образующиеся во время клеточного деления.

Хрящ одного гипакрозавра содержит две клетки, замороженные в среднем отделе (слева), которые несут затемненный материал, соответствующий ядрам. Одна клетка, рассматриваемая при большем увеличении (в центре), содержит то, что кажется конденсированными хромосомами. При погружении в йодистый пропидий, который используется для окрашивания ДНК в живых клетках, небольшие конденсированные точки внутри изолированных клеток Hypacrosaurus флуоресцируют (справа), что предполагает присутствие вещества, которое ведет себя как ДНК.

Изображения Alida Bailleul и Wenxia Zheng

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

«Это субклеточный уровень сохранения, о котором никогда раньше не сообщалось у позвоночных», — говорит Алида Байлль, научный сотрудник Китайского института палеонтологии и палеоантропологии позвоночных и ведущий автор нового исследования.

Чтобы проверить окаменевший материал, исследователи нанесли красители, которые связываются с ДНК в живых клетках, на кусочки черепа динозавра. Эти пятна прилипали к определенным местам внутри ископаемых клеток, заставляя их светиться флуоресцентным красным и синим светом. Насколько исследователи могут сказать, какие бы пятна ни связывались с исходными молекулами динозавра, а не с внешним загрязнителем, таким как бактерии.

Означает ли это открытие, что мы можем секвенировать ДНК динозавров? Даже не близко. Исследователи не пытались извлечь ДНК из ископаемых клеток, поэтому они не подтвердили, является ли материал неизмененной ДНК или каким-то ископаемым побочным продуктом разрушения генетического материала. Ученые также предупреждают, что если ДНК присутствует в клетках динозавров, она, вероятно, состоит из крошечных фрагментов, химически измененных и переплетенных с тем, что когда-то было белком.

«Мы не делаем Парк Юрского периода », — говорит Байль.

Тем не менее, исследование служит напоминанием о том, что окаменелости могут сохранять микроскопические структуры и даже следы молекул, составляющих клетки организма, от пигментов до белков и многого другого. Одно недавнее исследование даже обнаружило биомолекулы в окаменелости Dickinsonia , существа, жившего более полумиллиарда лет назад, и использовало их для подтверждения того, что организм был животным, а не другой формой жизни.

«Это исследование все еще находится в зачаточном состоянии, но его возможности просто завораживают, если мы отложим наше недоверие, углубимся в данные и продолжим проверять и уточнять наши идеи о молекулярном сохранении в окаменелостях», — говорит Дэвид Эванс, исследователь. палеонтолог из Королевского музея Онтарио, который не участвовал в исследовании.

Шокирующие клетки

Случайное открытие окаменелых клеток динозавров началось в бесплодных землях Монтаны в 1980-х годах, когда палеонтолог Чепменского университета Джек Хорнер, в то время работавший в Музее Скалистых гор Монтаны, обнаружил место, где находились кости нескольких птенцов Hypacrosaurus stebingeri. . Хорнер изучил кости конечностей молодых особей, но он также обнаружил среди останков около черепов гипакрозавров. Чтобы увидеть внутреннюю структуру черепов, Хорнер и его коллеги залили некоторые из них смолой, а затем измельчили на секции чуть толще прядей волос.

Слайды с этими маленькими кусочками черепа динозавра пролежали в безвестности более двух десятилетий в Музее Скалистых гор, пока Байёль, тогда еще доктор философии, не обнаружил его. студент музея — вытащил их в 2010 году, чтобы изучить мелкие суставы и швы, скрепляющие черепа. Глядя на тонкие срезы под микроскопом, Байёль заметил маленькие круглые формы в надзатылочной кости одного из птенцов, которая составляла часть задней части черепа.

Исследователи нашли исключительно сохранившиеся Hypacrosaurus клеток в надзатылочной кости, которая составляла часть задней части его черепа. По мере взросления динозавра эта часть черепа должна была превратиться из хряща в кость.

Фотография Алиды Байль

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Круглые структуры выглядели как клетки, и Байель заметил, что многие из них имели более мелкие и темные пятна внутри, напоминающие ядра. Некоторые даже содержали запутанные спирали, которые напоминали Байелю хромосомы.

«Я немного испугалась — отошла от микроскопа, подумала, снова подошла к микроскопу», — говорит она. «Я подумал: «Боже мой, этого не может быть, они не могут быть ничем другим!»

Байёль была настолько ошеломлена увиденным, что пару дней держала это при себе, но один из бывших докторов наук Хорнера все же решился. Студенты, палеонтолог Университета штата Северная Каролина Мэри Швейцер, случайно посетили музей. Швейцер, пионер молекулярной палеонтологии, ранее опубликовал доказательства того, что окаменелости динозавров могут сохранять клетки и, что спорно, даже следы их исходных белков.

Швейцер посмотрел на окаменелости и согласился, что Байель нашел что-то экстраординарное. В течение следующего десятилетия Байёль работал с Хорнером, Швейцером и их коллегами над изучением окаменелостей, рассматривая эту работу как долгосрочный побочный проект. В 2014 году команда получила неожиданный прилив уверенности, когда шведская группа объявила, что нашла папоротник возрастом 180 миллионов лет с окаменелыми ядрами и хромосомами. «Когда вышла эта папоротниковая газета, я подумал: «Вау, хорошо, мы не сумасшедшие», — говорит Байль.

Изучив клеточные структуры, команда хотела лучше понять, из чего состоят окаменелости. Байль посетил лабораторию Швейцера в Роли, штат Северная Каролина, и привез образцы для тестирования, перепроверив их работу со свежими образцами тканей эму (в другой лаборатории, чтобы избежать заражения).

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

1 / 23

Этот почти цельный, темно-черный череп принадлежит наиболее полному экземпляру Tyrannosaurus rex, выставленному в Европе, индивидууму по прозвищу Тристан Отто. Сохранившиеся 170 из 300 с лишним костей этого важного с научной точки зрения, но частного скелета в настоящее время находятся в Музее природы в Берлине, Германия. Обнаруженная в 2010 году в знаменитой формации Хелл-Крик в Монтане в конце мелового периода, на раскопки и подготовку ушло четыре года.

01_dino_gallery_nationalgeographic_2607091

Этот почти целый, темно-черный череп принадлежит наиболее полному экземпляру Tyrannosaurus rex , выставленному в Европе, индивидууму по прозвищу Тристан Отто. Сохранившиеся 170 из 300 с лишним костей этого важного с научной точки зрения, но частного скелета в настоящее время находятся в Музее природы в Берлине, Германия. Обнаруженная в 2010 году в знаменитой формации Хелл-Крик в Монтане в конце мелового периода, 40-футовая окаменелость заняла четыре года, чтобы раскопать и подготовить.

Фотография Герда Людвига

Сначала исследователи применили химические красители к окаменелостям, которые связаны с хрящами, что позволило предположить, что развивающиеся части черепа динозавра еще не превратились в кость, когда животные умерли, как подозревала команда. Затем Байель и Швейцер выделили несколько ископаемых клеток и применили йодид пропидия и DAPI — два химических красителя, широко используемых в медицинских исследованиях для визуализации свежей ДНК. Неудивительно, что клетки эму лучше притягивали пятна, но пятна также прилипали к определенным точкам внутри окаменелых клеток динозавров.

«Я даже не хочу называть это ДНК, потому что я осторожен и не хочу преувеличивать результаты», — говорит Швейцер. «В этих клетках есть что-то, что химически совместимо и реагирует как ДНК».

Как окаменевает ДНК?

Если в этих окаменелостях динозавров присутствует неповрежденная ДНК, ученым может потребоваться переоценить прочность молекулы. Прошлые исследования показали, что генетический материал распадается в костях через несколько миллионов лет. Самый старый из когда-либо секвенированных полных геномов получен из лошадиной кости возрастом 700 000 лет, найденной в Сибири, замороженной в вечной мерзлоте после смерти животного.Кости 0005 Hypacrosaurus примерно в сто раз старше.

Кости очень пористые при жизни, что делает их несовершенными капсулами времени после смерти. По словам Швейцера, сохранившиеся клетки динозавров, вероятно, были встроены в хрящ, в котором отсутствуют поры. Структура хряща, возможно, более эффективно защищала клетки внутри и их химические составляющие.

«Окаменелые, кальцифицированные хрящи могут быть идеальным местом для поиска исключительно сохранившихся биомолекул в других окаменелостях, поскольку эта ткань может быть менее подвержена загрязнению и внутреннему распаду, чем кость», — говорит Эванс. «В кальцифицированном хряще клетки попадают в ловушку и изолируются в своей матрице и с большей вероятностью сохраняются в закрытой микросреде».

Несмотря на защиту хрящей, химические красители могут не связываться с неизмененной ДНК в окаменелостях. Байель и Швейцер говорят, что если ДНК присутствует, она могла выжить из-за образования дополнительных химических связей в разных частях одной нити ДНК. У живых существ такого рода реакции, называемые перекрестными связями, настолько токсичны, что некоторые противораковые препараты индуцируют эти связи в опухолевой ДНК. Но во время окаменения связи могут помочь стабилизировать ДНК на долгое время.

Ясмина Виманн, доктор философии Йельского университета. студент, который специализируется на том, как биомолекулы окаменевают, говорит, что сшивка между ДНК и белками также может помочь с окаменением. Прошлые исследования показали, что ДНК и гистоны — белки, которые действуют как катушки для генетического материала — могут связываться друг с другом. Она добавляет, что для подтверждения этой идеи потребуется дополнительный химический анализ.

Если клетки динозавров сохраняют неизмененную ДНК — что является важным условием — химические пятна говорят нам, что нити ДНК содержат не менее шести пар оснований, отдельных «ступенек» лестничной структуры ДНК. Хотя пятна дают только минимальную длину, такие короткие фрагменты, вероятно, не будут полезны для секвенирования ДНК. Бет Шапиро, специалист по палеогеномике из Калифорнийского университета в Санта-Круз, говорит, что исследователи древней ДНК игнорируют фрагменты короче 30 пар оснований, поскольку такие крошечные кусочки генетического материала не содержат достаточно информации, чтобы их можно было точно разместить в геноме. Встраивание таких маленьких фрагментов ДНК в полный геном было бы похоже на попытку найти конкретное предложение в Моби Дик , зная только, что он содержит слово «кит».

Но ископаемая ДНК, которую нельзя секвенировать, все же может быть полезна. Виман и другие показали, что даже сильно измененные ископаемые белки могут хранить ценную информацию, такую как скорость метаболизма животного, и то же самое можно сказать об остатках ДНК.

Необходим дополнительный химический анализ, чтобы точно определить, что содержится в этих фрагментах черепа динозавра, но Байль надеется, что в будущем ученые полностью поймут, как ДНК может окаменевать, и какую генетическую информацию могут содержать эти сохранившиеся фрагменты.

«Мы были бы сумасшедшими учеными, если бы оставили его там и ничего не делали», — говорит Байль. «Я знаю, что это предварительная работа, но если никто с чего-то не начнет, то это никогда никуда не денется».

ДНК возрастом 75 миллионов лет была обнаружена в клюве утенка – открытие, которое наверняка вызовет столько же споров, сколько волнений в научном сообществе.

Если это правда, новые возможности для изучения биологии доисторических организмов, безусловно, могут быть доступны (хотя никто не говорит, что мы можем или должны воскресить динозавров в ближайшее время).

Заявления, сделанные в газете, определенно спорны; предыдущие исследования показали, что ДНК остается стабильной только около миллиона лет. Однако открытие ДНК внутри детеныша утконосого динозавра гипакрозавра, которому 75 миллионов лет, может перевернуть все, что мы ранее «знали» о древней ДНК.

В образце, хранящемся в Музее Скалистых гор, во время рутинного исследования было обнаружено несколько замечательно сохранившихся клеток в срезе окаменевшей хрящевой ткани. Исследователи выделили клетки, применили два штамма ДНК, которые связываются с фрагментами ДНК и выделяют области, в которых присутствует генетический материал.

В ткани гипакрозавра оба штамма ДНК взаимодействовали по образцу, соответствующему современным клеткам. Это указывает на то, что по крайней мере часть ДНК динозавра сохранилась, говорит автор исследования Алида Байлль, 9 лет.0003

«Я не мог в это поверить, мое сердце почти перестало биться.
Эти новые захватывающие результаты дополняют растущее количество свидетельств того, что клетки и некоторые их биомолекулы могут сохраняться в глубоком времени.
Они предполагают, что ДНК может сохраняться в течение десятков миллионов лет.

Посмотреть этот пост в Instagram
Пост, опубликованный Массимо Лучани (@netmassimo)

Конечно, только определенные условия позволяют сохранять ДНК в течение более длительного периода времени.

Все кости в этом конкретном образце отсоединились друг от друга, что свидетельствует о том, что организм не был погребен до тех пор, пока не начал разлагаться — совокупность обстоятельств, по мнению исследователей, вероятно, привела к сохранению ДНК.

В отчете также утверждается, что древний генетический материал можно найти только в хорошо сохранившихся хрящевых клетках, а не в костях. Хрящ менее пористый, чем кость, поэтому он пропускает меньше воды и микробов, разрушающих материал.