Kiinan tiedeakatemian ja yhdysvaltalaisen Pohjois-Carolinan yliopiston tutkijat kertovat löytäneensä dinosaurusten kallonkappaleista kymmenien miljoonien takaisia rustosoluja ja niistä rakenteita, jotka vaikuttavat kromosomeilta. Värjäyskokeissa löytyi viitteitä DNA:sta, he kertovat.
Jos tulokset varmistuvat muilla tutkimuksilla, se on valtava aikahyppy DNA-tutkimuksissa, aina 75 miljoonan vuoden taakse. Toistaiseksi tiedeyhteisö on epäileväinen, sillä DNA:n säilyvyyden takaraja venyisi nykykäsityksestä huimasti.
Kivettyneet kallonkappaleet kuuluivat liitukaudella eläneille Hypacrosaurus stebingeri -saurusten poikasille. Hypacrosaurukset olivat ankannokkasauruksia, suuria kasvinsyöjiä, joista tunnetaan kaksi lajia Kanadasta ja Yhdysvalloista.
Aikuisina ne kasvoivat jopa yli yhdeksänmetrisiksi ja nelitonnisiksi, mutta kallonkappaleet ovat peräisin poikasista, joiden elämä päättyi pian kuoriutumisen jälkeen. Yksilöiden nuoren iän vuoksi kallo ei ollut luuta vaan rustoa.
"Sydämeni melkein pysähtyi"
Kallonpalaset löytyivät 1980-luvulla Montanan osavaltiosta Yhdysvalloista ja pantiin varastoon. Nyt ne antoivat uutta tietoa uusilla menetelmillä.
Kiinan tiedeakatemian paleontologi Alida Bailleul havaitsi yhden kappaleen reunan rustokudoksessa jotakin, jota hän ei voinut päätellä muuksi kuin soluiksi.
Kaksi niistä oli kiinni toisissaan tavalla, joka on tyypillistä solun jakautumisen viime vaiheelle. Yhdessä solussa näkyi pitkänomaisia rakenteita, jotka muistuttivat kromosomeja, geneettistä ainetta.
– En ollut uskoa sitä. Sydämeni melkein pysähtyi, tutkimusta johtanut Bailleul kuvailee havaintohetkeä.
Kun toisen samalla pesäalueella kuoriutuneen hypacrosauruksen kallonkappaleille tehtiin immunologisia ja histokemiallisia kokeita, rustosoluja ympäröivän soluväliaineen havaittiin reagoivan kollageenin vasta-aineisiin. Tuo kollageenityyppi 2 on yleisintä kaikkien selkärankaisten rustoissa.
Tulokset tukevat sitä päätelmää, että dinosauruksissa on säilynyt alkuperäisten kudosproteiinien jäänteitä, tutkijat sanovat.
Yksittäisille kudossoluille tehtiin värjäyskokeita DNA:n havaitsemiseksi. Joidenkin solujen todettiin värjäytyvän samalla tavoin – joskin haaleammin – kuin nykyisten emujen solut, joille tehtiin vertailun vuoksi samat kokeet.
Tutkimusartikkelin pääkirjoittaja, Pohjois-Carolinan yliopiston molekyylibiologi Mary Schweitzer, ei väitä yksiselitteisesti, että löytö on DNA:ta. Hän sanoo, ettei halua luvata liikaa, mutta soluissa kuitenkin on jotakin, joka käyttäytyy kemiallisesti DNA:n tavoin.
Rustossako sen salaisuus?
Dinosaurusten fossiileista on aiemmin saatu eristettyä luusoluja, mutta rustosolujen löytyminen on uutta.
Tutkimuksen tekijät arvelevat, että rakenteet ovat säilyneet siksi, että rusto ei ole huokoista. Sen sisällä, eristyneessä mikroympäristössä, solut ovat suojassa ulkopuolisilta vaikutuksilta, he päättelevät.
– Tulokset ovat osa kasvavaa todistusaineistoa, jonka mukaan solut ja jotkin niiden biomolekyyleistä voivat kestää hyvin pitkiä aikoja, Balleul sanoo.
Hän toivoo tulosten innostavan muitakin tutkijoita selvittämään, ovatko nykykäsitykset DNA:n säilymisestä liian ahtaita.
Tiedeyhteisö epäilee
Tiedeyhteisö suhtautuu National Science Review -lehdessä julkaistuun tutkimukseen vähintäänkin epäillen, sillä DNA on herkkää tuhoutumaan liiasta lämmöstä tai happamuudesta.
Epäilijät arvelevat, että tuoreessa tutkimuksessa näyte on voinut saastua myöhempien bakteerien DNA:sta. Tai ehkä värjäyskokeissa saatiin virheellinen positiivinen tulos, kuten on käynyt joskus ennenkin, epäilijät sanovat.
Schweitzerin ja hänen kollegojensa mielestä ne ovat pelkkiä heittoja, joiden tueksi ei ole näyttöä. Bakteerit eivät edes tuota kollageenia, joten ne eivät ole voineet aiheuttaa saastumista, Schweitzer sanoo.
Vakiintuneen käsityksen mukaan DNA:n säilyvyydelle tulee käytännössä raja vastaan vajaassa miljoonassa vuodessa. Parhaimmissakin mahdollisissa olosuhteissa DNA:n on puoliintumisaikansa perusteella laskettu tuhoutuvan 5,3 miljoonassa vuodessa.
Vanhin kokonaan selvitetty geeniperimä on 700 000 vuoden takaa. Yukonista Kanadasta löydetty hevosen jalka oli ikijäässä säilynyt kyllin hyvässä kunnossa, jotta siitä saatiin koottua eläimen koko genomi.
Viime syksynä Kööpenhaminan ja Cambridgen yliopistojen tutkijat kertoivat venyttäneensä DNA:n selvittämisen aikarajaa 1,77 miljoonan vuoden taakse uudella menetelmällä, tutkimalla proteiineja.
Proteomiikassa "luetaan DNA:ta, kun DNA ei ole luettavissa", muotoilee menetelmää kehittäneen Kalifornian yliopiston forensikko Glendon Parker.
Tutkittu näyte oli merckin- eli Stephanorhinus-sarvikuonon hampaan kiilteen hitunen. DNA siitä oli kadonnut jo kauan sitten.
Varsinaisessa DNA-tutkimuksessa molekyylin geneettistä ainesta monistetaan, kunnes siitä voidaan lukea emäs- eli nukleotidijärjestys. Vaikka monistaminen onnistuu jopa satatuhatkertaiseksi, muinais-DNA:ta on silti harvoin kylliksi tai se ei ole säilynyt riittävän hyvin tuloksen saamiseksi.
Proteiini on paljon DNA:ta vakaampaa, ja vakainta se on juuri hampaiden kiilteessä. Sarvikuonon kiillenäytteen proteiinien aminohapposekvenssit selvitettiin massaspektrometrialla. Kun ne olivat selvillä, niistä pääteltiin DNA-sekvenssit, joiden kanssa ne esiintyvät.
Uusi menetelmä voi kertoa lajimme menneisyydestä
Menetelmästä odotetaan yhä enemmän hyötyä paleontologian ja arkeologian lisäksi rikostutkimuksessa. Yksi kiinnostavimmista tutkimuskohteista ovat ihmisen varhaisvaiheet.
Meidän nykyihmisten ja sukupuuttoon kuolleiden sisarlajiemme neandertalin- ja denisovanihmisten juurista on toistaiseksi selvyyttä kaukaisimmillaan 400 000 vuoden takaa.
Sitä aikaisempien ihmislajien sukulaisuutta on voitu päätellä lähinnä vain anatomisista seikoista. Proteomiikka voisi osoittaa meidät Homo erectuksen jälkeläisiksi tai vaihtoehtoisesti kertoa, saivatko lajimme yhteisiä jälkeläisiä.
Merckinsarvikuonot olivat kaksisarvisia, suurimmillaan yli kolmitonnisia otuksia, jotka kuolivat sukupuuttoon viimeisimmän jääkauden alettua.
Lajia pidettiin paremmin tunnetun sukulaisensa, vasta jääkauden jälkeen kuolleen villasarvikuonon esivanhempana.
Paikka sukupuussa meni proteiinitutkimuksen vuoksi uusiksi. Lajit osoittautuivatkin sisaruksiksi, kertoi Nature-lehdessä julkaistu tutkimus.
Lue myös:
Petodinosauruksen suusta löytyi yllätys: uudet hampaat kuusi kertaa vuodessa