Khi Mary Schweitzer, nhà cổ sinh vật học của Đại học Bắc Carolina, phát hiện ra các mô mềm của chúng trong hóa thạch khủng long, câu hỏi đã đặt ra trước khoa học hiện nay về các sinh vật cổ đại: liệu chúng ta có thể tìm thấy DNA nguyên thủy của loài khủng long hay không. vậy liệu chúng ta có thể tái tạo được những con vật kỳ lạ này không?

Việc tìm ra câu trả lời rõ ràng cho những câu hỏi này không hề dễ dàng chút nào. Tiến sĩ Schweitzer đồng ý nói chuyện với chúng tôi về những gì chúng tôi biết về vật chất di truyền của khủng long ngày nay và những gì chúng tôi có thể mong đợi trong tương lai.

Có thể lấy DNA từ hóa thạch?

Câu hỏi này đúng ra phải là: "liệu có thể lấy được DNA của khủng long" không? Xương được làm từ khoáng chất hydroxyapatite, rất giống với DNA và các protein khác. Trong các phòng thí nghiệm ngày nay, kiến ​​thức này được sử dụng để xác định chúng. Xương khủng long đã nằm trong lòng đất 65 triệu năm và rất có thể nếu chúng ta bắt đầu tìm kiếm các phân tử DNA trong đó, chúng ta sẽ có cơ hội tìm thấy chúng. Và đó là bởi vì một số phân tử sinh học có thể liên kết với khoáng chất này (dính vào nó).

Vì vậy, vấn đề không phải là tìm ra DNA trong xương mà là chứng minh rằng đây thực sự là những phân tử khủng long chứ không phải DNA đến từ các nguồn khả dĩ khác.

Liệu chúng ta có thể tái tạo lại DNA ban đầu từ xương khủng long không? Câu trả lời khoa học là có. Mọi thứ đều có thể xảy ra cho đến khi được chứng minh ngược lại. Bây giờ chúng ta có thể chứng minh việc phân lập DNA khủng long là không thể không? Không, chúng tôi không thể. Chúng ta đã có phân tử ban đầu mang gen khủng long chưa? Chúng tôi chưa có.

DNA có thể bảo quản được bao lâu, làm thế nào để chứng minh nó thuộc về khủng long và không bị đưa vào mẫu trong phòng thí nghiệm cùng với một số tạp chất?

Nhiều nhà khoa học cho rằng DNA chỉ có thể được bảo tồn trong thời gian tương đối ngắn. Họ tin rằng các phân tử có thể tồn tại nguyên vẹn cùng lắm là một triệu năm chứ không phải 5-6 triệu năm. Ý kiến ​​như vậy làm mất đi hy vọng của chúng ta về việc nhìn thấy DNA của những sinh vật sống cách đây hơn 65 triệu năm. Nhưng những con số này đến từ đâu?

Các nhà khoa học tham gia vào quá trình xác định này đã đặt các phân tử DNA vào axit nóng và đo thời gian để các phân tử này phân hủy. Nhiệt độ cao và độ axit được sử dụng để mô phỏng tác động lâu dài của các yếu tố khác nhau. Theo kết quả của những thử nghiệm này, sự phân rã xảy ra tương đối nhanh.

Sử dụng một thử nghiệm như vậy, so sánh số lượng phân tử được chiết xuất thành công từ các mẫu ở các độ tuổi khác nhau (từ vài trăm đến 8000 năm tuổi), họ kết luận rằng mẫu càng cũ thì số lượng phân tử thu được càng thấp.

Tốc độ phân hủy cũng được lập mô hình và các nhà khoa học dự đoán, mặc dù họ không kiểm tra tuyên bố của mình, nhưng việc tìm thấy DNA trong xương kỷ Phấn trắng là rất khó xảy ra. Điều kỳ lạ là nghiên cứu tương tự cũng cho thấy bản chất lão hóa không thể giải thích được sự phân hủy hoặc bảo tồn DNA.

Mặt khác, chúng ta có bốn dòng bằng chứng độc lập cho thấy các phân tử tương tự về mặt hóa học với DNA có thể định vị trong các tế bào xương của chúng ta, và do đó chúng ta có thể giả định điều tương tự đối với những phát hiện ở xương khủng long.

Vì vậy, chúng tôi đã trích xuất DNA từ xương khủng long, làm cách nào để đảm bảo rằng nó không bị nhiễm bẩn sau này?

Sự thật là ý tưởng bảo quản DNA trong thời gian dài như vậy khó có cơ hội thành công. Và đó là lý do tại sao mọi phát hiện về DNA khủng long được cho là có thật đều phải tuân theo những tiêu chí rất nghiêm ngặt.

Chúng tôi đề nghị như sau:

1. 1. Ngày nay chúng ta đã biết hơn 300 ký tự liên kết khủng long với chim và chứng minh một cách thuyết phục rằng chim có nguồn gốc từ khủng long chân thú. Một chuỗi DNA thu được từ xương phải chứa ít nhất một số đặc điểm chung này.

Do đó, DNA khủng long được phân lập từ xương của chúng sẽ giống với vật liệu di truyền của chim hơn là cá sấu. Đồng thời, nó khác với cả cái này và cái kia. Và đồng thời, nó cũng phải khác với bất kỳ DNA nào ngày nay.

2. Nếu hóa ra đó là DNA thực sự của khủng long thì nhiều khả năng nó chỉ là những mảnh DNA. Chúng tôi có thể phân tích chúng rất khó khăn bằng các phương pháp hiện tại vì chúng được thiết kế để sắp xếp chuỗi DNA hoàn chỉnh hiện tại.

Nếu DNA của tyrannosaurus bao gồm các chuỗi dài mà chúng ta có thể giải mã tương đối dễ dàng, thì có lẽ chúng ta đang xử lý sự ô nhiễm chứ không phải DNA khủng long thực sự.

3. Phân tử DNA được coi là tương đối lớn so với các hợp chất hóa học khác. Và do đó, nếu DNA đích thực có trong mẫu thì các phân tử khác ổn định hơn, chẳng hạn như collagen, cũng phải có mặt.

Đồng thời, ngay cả với những phân tử ổn định hơn này, vẫn cần phải theo dõi mối liên hệ với chim và cá sấu. Ngoài ra, chúng ta cũng có thể tìm thấy lipid trong các hóa thạch, là một phần của màng tế bào. Lipid ổn định hơn protein hoặc phân tử DNA.

4. Nếu các protein và DNA được bảo tồn từ thời kỳ Mesozoi thì mối liên hệ với khủng long phải được xác nhận bằng các phương pháp khoa học khác ngoài giải trình tự. Ví dụ, phản ứng của protein với các kháng thể cụ thể chứng tỏ rằng chúng thực sự là protein từ các mô mềm chứ không phải bị nhiễm bẩn từ đá.

Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã xác định được thành công một chất có tính chất hóa học tương tự DNA bên trong tế bào xương của loài khủng long bạo chúa. Chúng tôi đã sử dụng cả phương pháp giải trình tự DNA cũng như các phản ứng kháng thể và protein điển hình cho DNA của động vật có xương sống.

5. Và cuối cùng, và cũng rất quan trọng, tất cả các giai đoạn của bất kỳ nghiên cứu nào đều phải được kiểm soát và xác minh chặt chẽ. Cùng với các mẫu mà chúng tôi tìm kiếm DNA, chúng tôi cũng cần kiểm tra các thành phần phụ gia của đá và cũng theo dõi tất cả các hợp chất hóa học được sử dụng trong phòng thí nghiệm.

Vậy liệu có thể nhân bản một con khủng long?

Theo một nghĩa nào đó, đúng vậy. Nhân bản thường được thực hiện trong phòng thí nghiệm bằng cách chèn một đoạn DNA đã biết vào một plasmid của vi khuẩn.

Đoạn này được sao chép mỗi khi tế bào phân chia, tạo ra nhiều bản sao DNA giống hệt nhau.

Phương pháp nhân bản thứ hai bao gồm việc chèn toàn bộ bộ DNA vào một tế bào khả thi mà nhân của nó đã được loại bỏ trước đó. Sau đó tế bào này được đưa vào cơ thể và tế bào hiến tặng bắt đầu để kiểm soát quá trình phát triển của con cái sẽ hoàn toàn giống với người hiến tặng.

Con cừu Dolly nổi tiếng là một ví dụ về phương pháp nhân bản thứ hai. Khi mọi người tưởng tượng việc nhân bản một con khủng long, họ thường có suy nghĩ tương tự. Nhưng quá trình này phức tạp đến mức không thể tưởng tượng được, và mặc dù nó không phải là một giả định khoa học, nhưng khả năng chúng ta có thể vượt qua được tất cả sự khác biệt giữa các đoạn DNA từ xương khủng long và động vật hiện đại để có thể đưa những đứa con còn sống vào thế giới này là điều không thể tưởng tượng được. thế giới nhỏ đến mức tôi xếp nó vào loại "không thể".

Chỉ vì xác suất tạo ra một "Công viên kỷ Jura" thực sự là rất nhỏ, không có nghĩa là không thể tạo ra DNA ban đầu của một con khủng long hoặc phân tử khác từ các di tích cổ xưa. Trên thực tế, những phân tử này có thể cho chúng ta biết nhiều điều hơn nữa. Suy cho cùng, tất cả những thay đổi trong quá trình phát triển đều diễn ra đầu tiên ở gen và được biểu hiện ở các phân tử DNA.

Việc tái tạo các phân tử từ mẫu hóa thạch khủng long cũng có thể cho chúng ta biết điều gì đó về nguồn gốc và sự lan rộng của những thay đổi phát triển khác nhau như bộ lông.

Chúng ta cũng có cơ hội thu được khá nhiều thông tin về thời gian tồn tại của các phân tử trong điều kiện tự nhiên một cách trực tiếp chứ không phải trong phòng thí nghiệm thông qua các thí nghiệm.

Chúng ta vẫn còn nhiều điều phải tìm hiểu trong quá trình phân tích các phân tử hóa thạch. Điều cần thiết là chúng ta phải tiến hành hết sức thận trọng và xác minh dữ liệu chúng ta thu được. Vẫn còn rất nhiều điều thú vị để tìm hiểu từ các phân tử được bảo tồn trong hóa thạch nên nó chắc chắn xứng đáng được nghiên cứu thêm.