Můžeme vytvořit Jurský park?  
Část 1. Bez jantaru ani ránu.

Termití dělník v dominikánském jantaru. Skvělý stupeň zachování členovců i dalších bezobratlých by Johnu Hammondovi v tomto případě k ničemu nebyl (pokud by nestál o vytvoření „miocénního parku“), stáří tohoto jantaru a v něm uvězněných organismů totiž činí jen nějakých 35 až 20 milionů let. Kredit: Brocken Inaglory, Wikipedie (CC BY-SA 3.0).
Termití dělník v dominikánském jantaru. Skvělý stupeň zachování členovců i dalších bezobratlých by Johnu Hammondovi v tomto případě k ničemu nebyl (pokud by nestál o vytvoření „miocénního parku“), stáří tohoto jantaru a v něm uvězněných organismů totiž činí jen nějakých 35 až 20 milionů let. Kredit: Brocken Inaglory, Wikipedie (CC BY-SA 3.0).

K tematice slavného románu Michaela Crichtona a následně i filmů Stevena Spielberga a jeho pokračovatelů jsem se na blogu dostal již mnohokrát. Kromě vědeckých chyb ve filmu a celkového přehledu problematiky v podobě její fiktivní historie nebo třeba předloňského zhodnocení Jurského světa jsem se dostal například i k možnostem klonování neptačích dinosaurů. Nyní bych chtěl právě na tuto posledně zmíněnou problematiku opět navázat, protože jde o nesmírně zajímavou a potenciálně důležitou oblast možného budoucího výzkumu. Paleogenetika zrozená zhruba před třemi desetiletími dnes dělá mílové kroky vpřed, a je možné, že v příštích dekádách bude tento obor stát v popředí paleontologického bádání. Ostatně skvěle dochovaných exemplářů pravěkých organismů v jantaru přibývá a objevují se i možnosti jiných genetických manipulací s vyhynulými organismy, které ovšem balancují na hraně etiky. Zde ale nebude řeč o Hornerově bizarním dino-kuřeti ani o průlomech v technologiích využívaných paleontology; zaměříme se opravdu na porovnání původní klasiky (zejména v obou Crichtonových románech a Spielbergových filmech z let 1993 a 1997) a skutečných možností, které v tomto směru máme o dvě desetiletí později. Rád bych na tomto místě připomenul, že mám tuto literární i filmovou klasiku velmi rád a poukazováním na jisté chybky, kterému se v textu bohužel nevyhnu, rozhodně nesleduji jakékoliv záměrné „ubírání na kráse“ tomuto skvělému dílu. Protože jde o téma obsáhlé, rozdělíme si jej na několik částí, přičemž ta první je věnována zdroji potenciálního materiálu pro znovuvytvoření dávno vyhynulých dinosaurů. Zejména se přitom budeme věnovat jantaru.

 

 

Začněme filmovou scénou, kdy je dolován jantar z jeskyní v džunglích Dominikánské republiky. Zde se již skrývá první velký omyl filmařů. Jantarové doly v této zemi jsou skutečně proslulé, ale vypadají úplně jinak. Jsou lokalizovány ve vyšších polohách, obvykle poměrně daleko od říčních koryt, přičemž v okolí najdeme spíše jen nízko rostoucí vegetaci, nikoliv bujnou tropickou džungli. Těžba probíhá spíše v podmínkách povrchových výkopů a k jeskynní scenérii z filmu má skutečně daleko. Největším problémem je ale stáří dominikánského jantaru – tato fosilizací prošlá pryskyřice bobovitých stromů z rodu Hymenaea totiž pochází pouze z oligocénu až miocénu, má tedy stáří jen kolem 25 milionů let![1] Hammond by tedy v tomto případě utrácel ohromné peníze za potenciální zdroj pozdně paleogénní DNA. V tehdejších lesních ekosystémech žilo množství ještěrů, drobných savců a ptáků, členovců a samozřejmě rostlin, neptačí dinosauři už ale tou dobou celých 40 milionů let patřili jen k fosilnímu inventáři dějin života na Zemi. A podobná situace je i s jantarem mexickým a vlastně i s jeho zdroji v celé Střední Americe. Režisér Spielberg chtěl mít těžbu jantaru zasazenou do zajímavé tropické oblasti, ale v tomto případě udělal chybu. Pokud by chtěl skutečně jantar druhohorního stáří, musel by tuto část děje přesadit do New Jersey, Myanmaru, západní Kanady, západní Evropy nebo třeba Libanonu. Jantar s dostatečným stářím byl znám již v době publikování knihy na přelomu 80. a 90. let (například George Poinar Jr. údajně extrahoval DNA z těla brouka starého asi 125 až 135 m. l.)[2], dnes známe dobře zachované fosilie hmyzu dokonce i z jantaru z pozdního triasu o stáří kolem 230 milionů let.[3]

Je ale skutečně alespoň v teoretické rovině se současnými technologiemi a znalostmi (nebo technologiemi a znalostmi blízké budoucnosti) možné přivést druhohorní dinosaury zpět k životu? Opravdu se dají ve fosiliích objevit původní organické molekuly a na jejich základě vytvořit „stavební plán“ pro tvorbu celého dávno vyhynulého organismu? Odpověď je poněkud složitější, ale není to ani jasné „ano“, ani jednoznačné „ne“. Jak ukázaly objevy „ancient DNA“ ve fosiliích mamutů a neandrtálců i stále početnější stopy po původních proteinech v dinosauřích zkamenělinách, až do současnosti se skutečně může dochovat „měkký“ materiál starý desítky tisíc nebo dokonce desítky milionů let. Ale vraťme se k jantaru. Je skutečně možné, že krev sající hmyz (nejspíše ze skupiny dvoukřídlých) mohl být v mnoha případech krátce po svém posledním „obědě“ zachycen čerstvou pryskyřicí některého ze stromů produkujících vhodný druh pryskyřice. Ne každý strom totiž „roní“ ten správný druh „smůly“, která může ve fosilním stavu přečkat miliony let. Pryskyřice je vlastně obranný prostředek, který chrání mechanicky poškozený strom před infekcí v místě poničení kůry a vnějších vrstev. Vzhledem k tomu, že obsahuje množství antibakteriálních látek, prokazuje dobrou službu i paleontologům, kteří ještě po uplynutí geologických věků nacházejí nešťastné tvory lapené v této substanci v takřka dokonalém stavu zachovaní. Po kýženém zalití hmyzu pryskyřice na slunci a větru brzy ztvrdne do podoby substance, vyhlížející jako kus tuhého nažloutlého plastu. Pokud máme štěstí, je ztuhlá pryskyřice (případně již subfosilní kopál) zakryta bahnem či jemným pískem, a tak je zamezeno přístupu kyslíku. V tom případě, pokud máme štěstí, můžeme v ní narazit na velmi dobře zachované jedince bezobratlých nebo dokonce malých obratlovců.

Budoucí realita? Zatím to tak rozhodně nevypadá. Je otázkou, zda se pravěká DNA mohla dochovat v dostatečné kvalitě a kompletnosti, aby bylo její využití pro genetické inženýrství vůbec prakticky představitelné. Zde zmenšený model slavné filmové scény tyranosauřího útoku na automobil z původního Jurského parku. Kredit: Lewis Cozzi, Wikipedie (CC BY 2.0)
Budoucí realita? Zatím to tak rozhodně nevypadá. Je otázkou, zda se pravěká DNA mohla dochovat v dostatečné kvalitě a kompletnosti, aby bylo její využití pro genetické inženýrství vůbec prakticky představitelné. Zde zmenšený model slavné filmové scény tyranosauřího útoku na automobil z původního Jurského parku. Kredit: Lewis Cozzi, Wikipedie (CC BY 2.0)

Jinou otázkou je zachování původní DNA.[4] V průběhu fosilizace je zbylá pevná tělesná tkáň (obvykle jen kosti, zuby nebo tělesné pancíře) například v prostředí močálu postupně vyplňována nerozpustnými minerálními látkami v roztocích, které pronikají do pórů a trhlinek v kostech. Atomy křemíku a vápníku pozvolna nahrazují například atomy vodíku, dusíku nebo uhlíku v původní tkáni, přičemž nahrazování organických složek anorganickými je nesmírně dlouhý proces. Trvá přinejmenším tisíce let, než je postupně, doslova atom po atomu, tato změna dokončena. Původní struktura organické hmoty je sice stále zachována, její chemické složení se ale kompletně změní. Kost se jednoduše řečeno promění v kámen, držící poměrně věrně její původní tvar. Tato skutečnost bohužel znamená jednu nepříjemnou věc: obvykle je veškerá DNA, která je samozřejmě součástí organické složky, zcela zničena a genetický kód uhynulého živočicha je tak ztracen. Přesto se objevují domněnky, že zbytky původního organického materiálu mohly v některých výjimečně dobře zachovaných fosiliích přečkat až do současnosti alespoň ve vnitřní části fosilních kostí. Fosilie vzniká jaksi „zvenku dovnitř“, což dává jistou naději, že v některých případech mohlo dojít během diageneze k vytvoření jakési ochranné „přepážkové“ vrstvy, která uchránila vnitřek kosti od úplného zkamenění. S podobnou teorií přišla skupina vědců z Univerzity Brighama Younga v Utahu již roku 1994 a od té doby se několik podobných případů dokonce zopakovalo.[5][6] Nevíme s jistotou, zda jantar skýtá ještě lepší potenciál pro dochování organických molekul, ale nedá se to vyloučit.[7] Na druhou stranu je pravda, že předpokládaná doba rozkladu mitochondriální DNA v kostech při průměrné teplotě -5 °C činí asi 6,83 milionu let, což je pro dochování DNA druhohorních dinosaurů jednoduše příliš málo.[8]

 

 

Hammond by za předpokladu stálého poskytování značných finančních částek skutečně neměl práci se získáním velkého množství druhohorního jantaru z mnoha míst světa, protože jeho těžba je obvykle komerční a probíhá ve velkém měřítku. Miliardář by sice ve většině případů neměl k jantaru dostatečnou dokumentaci (zejména pak v případě materiálu získaného na černém trhu nebo soukromými komerčními sběrateli) a netušil by tak, co by teoreticky mohlo z těchto zásob cenného pravěkého materiálu povstat. To ale v tuto chvíli není podstatné. Dejme tomu, že prostě máme dostatečně velkou a dobře vybavenou laboratoř, a k tomu i zásoby jantaru s fosilním hmyzem. Ve filmu jsme viděli, jak pracovník v laboratoři extrahuje obsah žaludku druhohorního moskyta za pomoci speciální injekční stříkačky, prostrčené vyvrtaným otvorem. To je ale velmi nedomyšlený postup. V jantaru nalezneme – bez ohledu na to, jak průhledný a čirý se zdá být – velké množství mikroskopických kousků organismů, pylových zrn, drobných červů, fragmentů rostlinné tkáně apod. Špička jehly by tedy při podobném úkonu nejspíš nabrala i velké množství nechtěné DNA nebo jiné organické hmoty, pokud by taková byla ve vzorku přítomna. Ostatně i potenciální DNA dinosaura ve hmyzím žaludku by byla dosažena až po penetraci hmyzí pokožky a svalové tkáně. Každopádně bychom museli dodržovat extrémně přísné pracovní podmínky, aby nedošlo ke kontaminaci recentní DNA, zejména pak tou naší. Komplexní využití sterilizačních činidel a ultrafialového záření by bylo v průběhu tohoto procesu nezbytností. Najít neporušené fragmenty dinosauří DNA by ale bylo téměř nemožné – tato biologická makromolekula by se v trávicím traktu moskyta velmi rychle rozkládala a je otázkou, zda by z ní i při hodně rychlém polapení hmyzu pryskyřicí ještě vůbec něco zůstalo.

Nejlepším způsobem, jak se dostat k uvězněnému fosilnímu hmyzu je opatrné rozříznutí jantaru malou laboratorní kotoučovou pilou. Podstatné je přitom neustále pracovat v maximálně sterilním prostředí. Jakmile se k hmyzímu tělíčku dostanete, je třeba je opatrně rozdělit na několik částí, které rychle uzavřete do předem připravených a označených zkumavek. Je možné, že materiál se po prvním vystavení atmosféře po desítkách milionů let okamžitě rozpadne na prach, v ideálním případě ale zbude dostatek vzorků pro uložení do několika zkumavek. Drobné tělíčko je v jantaru (na rozdíl od případu mumifikace, tedy uchování za pomoci vysušení) velmi dobře zachováno i na povrchu, protože lehčí a více fluidní chemické složky pryskyřice snadno proniknou do tělesných pórů a relativně rychle je vyplní, což se projeví jako efekt jakéhosi přirozeného „nabalzamování“. Výsledkem je již mnohokrát zmíněný vysoký stupeň zachování měkkých tkání i povrchové části těla lapeného hmyzu či jiných organismů. A jaký by měl být ve zkratce další laboratorní postup? Následuje teoretické proniknutí buněčnou stěnou ve vzorku, extrahování potenciálních fragmentů DNA a následné využití metody polymerázové řetězové reakce k namnožení vzorků DNA. Ve skutečnosti jsou i tyto procedury velmi komplexní a složité a vyžadují využití mnoha speciálních látek (fenol, roztok chloridu cesného ad.) i technologií (rukavicové boxy, odstředivky, termocyklery apod.). I kdybyste v tomto ohledu uspěli a nakonec měli k dispozici skutečnou DNA dinosaura – což je v současnosti stále velmi nepravděpodobné – je to teprve začátek vašich potíží při pokusu o vytvoření živého neptačího dinosaura… (pokračování v dalším příspěvku)

 

Literatura:

DeSalle, R., Lindley D. (1997). The Science of Jurassic Park and the Lost World, Basic Books/HarperPerrenial, New York.

Poinar, George Jr. and Poinar, Roberta (2008). What Bugged the Dinosaurs?: Insects, Disease, and Death in the Cretaceous. Princeton University Press.

 

[1] George Poinar, Jr. and Roberta Poinar, 1999. The Amber Forest: A Reconstruction of a Vanished World, (Princeton University Press) ISBN 0-691-02888-5

[2] http://www.nature.com/nature/journal/v363/n6429/abs/363536a0.html

[3] http://www.livescience.com/22725-ancient-mite-trapped-amber.html

[4] Deoxyribonukleová kyselina je nositelkou dědičné informace u drtivé většiny organismů. Ve své struktuře kóduje a buňkám zadává program, podle kterého pak probíhá individuální vývoj, a stanovují se jednotlivé vlastnosti daného organismu. Dinosauři byli tvořeni prakticky stejnými látkami a sloučeninami, které tvoří i naše těla (bílkoviny, cukry, tuky, uhlovodany, voda, železo, vápník apod.), ty byly ale při stavbě organismu využity jiným způsobem, než u nás. Právě chybějící „návod“ na stavbu těla dinosaura nám má poskytnout jejich pravěká DNA, pokud se ovšem takovou v její fragmentární podobě někdy podaří objevit.

[5] Woodward S. R., Weyand N. J., Bunnell M. (1994). DNA sequence from Cretaceous period bone fragments. Science. 1994 Nov. 18; 266(5188):1229-32.

[6] Hedges S. B., Schweitzer M. H. (1995). Detecting dinosaur DNA. Science. 1995 May 26; 268(5214):1191-2.

[7] Poinar, George Jr. and Poinar, Roberta (2008). What Bugged the Dinosaurs?: Insects, Disease, and Death in the Cretaceous. Princeton University Press.

[8] Allentoft ME; Collins M; Harker D; Haile J; Oskam CL; Hale ML; Campos PF; Samaniego JA; Gilbert MTP; Willerslev E; Zhang G; Scofield RP; Holdaway RN; Bunce M (2012). „The half-life of DNA in bone: measuring decay kinetics in 158 dated fossils“. Proceedings of the Royal Society B. 279 (1748): 4724–33. doi:10.1098/rspb.2012.1745

 

Psáno pro Dinosaurusblog a osel.cz

Autor: Vladimír Socha
Datum: 05.01.2017
Tisk článku

Kryon: Dvanáct vrstev DNA - Carroll Lee
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 325 Kč
cena: 289 Kč
Kryon: Dvanáct vrstev DNA
Carroll Lee
Související články:

Nejstarší včela na světě     Autor: Marie Voldřichová (26.12.2006)
Žabka z jantaru     Autor: Daniel Madzia (22.02.2007)
Pradávný mikrosvět zalitý v jantaru     Autor: Dagmar Gregorová (07.04.2010)
Keratin z drápu zloděje vajec překonal tyrannosauří kolagen o 7 milionů let     Autor: Josef Pazdera (10.11.2016)
Objeven opeřený dinosauří ocas v jantaru     Autor: Vladimír Socha (23.12.2016)



Diskuze:

Filmu Jurassic Park se dá vytknout

Josef Blecha,2017-01-08 12:23:05

mnohé, já bych autorům vytknul, že totálně prošvihli jednu z možných komických vložek, i když jinak pseudokomických, poněkud pitomých scének použili několik. A tak pěkně si to připravili. Vzpomeňte si, jak Tyrannosaurus vyběhne po dramatické přípravné scéně za autem, otevře hubu a zařve, ovšem z logiky věci by měl mohutným hlasem zakvákat - vždyť pro jeho rekonstrukci použili žabí DNA. To by bylo něco, a oni to tak zanedbali. Jinak mě dotyčná předscéna, resp. její vysvětlování v "Making of ...", jak že na ten do té doby zcela neznámý trik přišli, značně pobavila, takovéhle soustředné kroužky na hladině hrnku, vyvolané poklepem na stůl, jsem objevil už jako malý kluk. A určitě jsem nebyl na celém světě sám. Páni umělci ze sebe dělají bohy a znás blby. Ale film byl pěkný.

Odpovědět

MRI a rentgenova microskopie

Jan Novák9,2017-01-07 22:37:01

Teoreticky by mohlo byt mozne ziskat 3D vnitrni molekularni strukturu vzorku bez jeho zniceni, coz by mohlo umoznit dekodovat DNA i po jeji fosilizaci a rozpadu kdy uz se neda namnozit.

Odpovědět


Za předpkladu, že by v Jantarové komnatě byly uloženy v dokonalé D mřížce

Josef Hrncirik,2017-01-09 07:15:31

Odpovědět

mamut

ogdru jahad,2017-01-05 22:40:32

pro zacatek, nebylo by jednodussi zrekonstruovat mamuta, mamuty z permafrostu mame,
slony mame, mohli by vlozit dna z mamuta do vajicka slona.

Odpovědět


Re: mamut

Martin Smatana,2017-01-07 08:25:03

Mamuty z permafrostu máme. Na klonovanie by sme však potrebovali mamuty zaliate v jantári, ale mamuty zrejme po stromoch nelozili, preto zatiaľ nič také nemáme :D

Inak o klonovaní mamutov z permafrostu sa hovorí a píše celé roky, možno aj desaťročia, a stále nič. Takže asi to nebude také jednoduché.

Odpovědět


Re: Re: mamut

Jan Novák9,2017-01-07 22:22:22

Pracuje se na tom, jak bylo i tady na Oslu. Ani po 10 000 letech v ledu neni DNA neporusena, takze ji musi namnozit, zkontrolovat a slozit z ruznych neporusenych kousku pravdepodobne z ruznych bunek. Asi taky precist a zkontrolovat aby se tam nedostala bakterialni nebo mitochondrialni DNA. Zive mamuti bunky jaksi nejsou.

Odpovědět


Re: Re: Re: mamut

Martin Smatana,2017-01-08 16:28:18

Ako dlhoročný čitateľ Osla o týchto pokusoch aj o veľkohubých vyhláseniach vedcov, samozrejme, viem.

My ani netušíme, koľkokrát za tie tisíce rokov mamuty rozmrzli počas klimatického optima, kedy boli teploty vyššie ako v súčasnosti (nemyslím tým dnešnú sibírsku zimu, u nás dnes ráno -25, aby bolo jasné :)), a opätovne zamrzli. To všetko sa nevyhnutne muselo podpísať na stave uhynutých zvierat.

Odpovědět


Mamuty vařím v papiňáku, nebo je nechám v ledničce odležet 100000 let

Josef Hrncirik,2017-01-08 18:11:59

Pokud na ně zapomenu, vzniká z nich podle Arrhenia lignit až grafit a ve velkých hloubkách démanty.

Odpovědět

Vzbuzení bakterií a virů by mohlo být...

Jaroslav Mrázek,2017-01-05 21:56:49

...úspěšnou cestou k návratu Země do doby, kdy lidé neexistovali. No, to má něco do sebe !!! :-/

Odpovědět

Neuvěřitelná přesnost odhadu.

Ladislav šimeček,2017-01-05 16:23:22

Zdravím.

Fascinuje mě přesnost hrubého odhadu odhadu na tři platná místa při neznalosti podmínek - pH, iontové složení, přítomnost enzymů, přítomnost dalších organických látek atd., které by mohly mít na rozklad vliv, kromě uvedené teploty. Cituji "předpokládaná doba rozkladu mitochondriální DNA v kostech při průměrné teplotě -5 °C činí asi 6,83 milionu let". Co si potom myslet o zbytku článku?

Laďa

Odpovědět


Re: Neuvěřitelná přesnost odhadu.

Jirka Havelka,2017-01-05 20:52:56

Možná Vás to překvapí, ale přesně tak to uvádí kolektiv autorů z dost věhlasných institucí. Přesvědčit se můžete v článku "The half-life of DNA in bone: measuring decay kinetics in 158 dated fossils“ v časopisu anglické Královské společnosti. Osobně si nemyslím, že by autor měl právo jejich závěry plynoucí z pokusu zpochybňovat, zvláště když sám neměl možnost jejich pokusy, kterými k tomu dospěli, zopakovat, případně vyvrátit.

Odpovědět


Re: Re: Neuvěřitelná přesnost odhadu.

Ladislav šimeček,2017-01-06 17:57:36

Zdravím,

vůbec mě nepřekvapí, že to takto uvádí autoři z věhlasných institucí.
Ale nemít právo zpochybnit cokoliv, pokud je to v rozporu se zdravým rozumem? To se snad týká pouze slova Božího, zvláště Alaha - to je vždy a všude a na věčnost platné.
Jinak když vidím, jak píšu původně, velmi, velmi hrubý odhad bez znalosti podmínek a možnosti jakékoliv kalibrace na tři platné číslice a přitom vím, že měření s chybou +- 1% je velmi přesné a často obtížné měření, musím se nad tím pozastavit. I když to vychází z časopisu anglické Královské společnosti. A zcela zřejmě nejde o výsledky pokusu, jak uvádíte - ani v Královské společnosti v Anglii nejsou schopni dělat pokusy s trváním, které by aspoň řádově odpovídalo oněm letům.

Tož tak to vidím já.

Laďa

Odpovědět


Re: Re: Re: Neuvěřitelná přesnost odhadu.

Petr Kr,2017-01-06 18:30:04

Je vidět, že nejste matematik. Takový člověk počítá průměr tak, že sečte 3 čísla, např. 8, 5 a 7,5 a vydělí je třemi. Co na tom, že je to s chybou 20%. Potom průměr vyjde 6,8333333.... Protože periodické číslo se napíše 6,83 s "proužkem" nad 3, snadno se to při tisku pokazí (napíše bez proužku) a je to pak nepřesně spočítané. Takže si to opravte na 6,83333333... přesně. Takto pracují i ekonomové. Zažil jsem jednoho, co odhadl budoucí náklady takto: traktor cca 300tis. + PC za 178590,- tedy suma 478590,-. Měl to nepřesně?

Odpovědět


A když počítal se zápornými úroky vyšlo mu to v E i s DPH a úplatky.

Josef Hrncirik,2017-01-07 09:48:53

Odpovědět


Re: A když počítal se zápornými úroky vyšlo mu to v E i s DPH a úplatky.

Petr Kr,2017-01-07 15:55:40

Pozor, v té době bylo použití záporného úroku na vklady trestným činem.

Odpovědět


Nyní však státovky padělají ze zákona monopolně přímo státy (spojené).

Josef Hrncirik,2017-01-08 18:16:44

A hojí se na pokutách napařovaných spojencům (koloniím).

Odpovědět


Jak jste přišel na to, že "nemáte právo

Josef Blecha,2017-01-08 12:12:59

zpochybnit cokoliv, pokud je to v rozporu se zdravým rozumem" ? Nikdo vám to právo nebere, napište Royal Society a zpochybněte to všecko. Ovšem nezapomeňte to podložit místo rantů o Alláhovi nějakým tím solidním argumentem, jinak se vám vysmějou. Jako tady.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace