Учёные обнаружили возможную ДНК динозавра

Найденная недавно новая окаменелость оказалась совсем крошечной и никак не вяжется с гигантскими динозаврами. Она не такая большая, как бедренная кость апатозавра, и не такая внушительная, как челюсть тираннозавра. Объект представляет собой лишь скудный осколок хряща из черепа детеныша гипакрозавра, относящегося к гадрозаврам, который погиб более 70 миллионов лет назад. Но в нем может содержаться то, чего никогда раньше не находили в окаменелостях мезозойской эры: деградировавшие остатки ДНК динозавра.

Генетический материал ни при каких условиях не должен сохраняться в течение таких длительных периодов времени. ДНК начинает разлагаться сразу после смерти. Результаты проведенного в 2012 году исследования костей гигантских птиц моа показывают, что генетический материал организма разрушается с такой скоростью, что он сокращается вдвое каждые 521 год. Эта скорость означает, что палеонтологи могут надеяться получить хоть как-то узнаваемые последовательности ДНК только тех существ, которые жили и умирали в течение последних 6.8 миллионов лет — это намного меньше, чем возраст последних нептичьих динозавров.

Но теперь у нас есть хрящ гипакрозавра. В исследовании, опубликованном ранее в этом году, палеонтолог Китайской академии наук Алида Байль и ее коллеги предположили, что в этом ископаемом они обнаружили не только свидетельства существования оригинальных белков и клеток, создающих хрящи, но и химическую сигнатуру, согласующуюся с ДНК.

Восстановление генетического материала такой древности стало бы крайне важным событием. Работая с недавно вымершими существами, такими как мамонты и гигантские наземные ленивцы, палеонтологи смогли пересмотреть генеалогические древа, изучить взаимосвязь видов и даже получить некоторое представление о биологических особенностях, таких как вариации окраски. ДНК нептичьих динозавров способна добавить массу новой информации о биологии «ужасных ящеров».

Такая находка к тому же способна доказать возможность того, что генетический материал может оставаться обнаруживаемым не миллионы, а десятки миллионов лет. Она может доказать, что ископаемая летопись может состоять не только из костей и следов лап, но и может содержать обрывки генетической записи, связывающей воедино все живое на Земле.

Реконструкция гипакрозавра. Они достигали 9 метров в длину и весили до 4 тонн, и были травоядными.

Но сначала палеонтологи должны подтвердить, что эти возможные генетические следы действительно существуют. Такие потенциальные обрывки древней ДНК не совсем соответствуют тому качеству, которое позволит создать Парк Юрского периода. В лучшем случае удастся обнаружить деградировавшие остатки генов, которые не могут быть прочитаны — разрушенные компоненты, а не неповрежденные части последовательности. Тем не менее, эти потенциальные обрывки древней ДНК будут намного старше (на десятки миллионов лет), чем следующий ближайший след деградировавшего генетического материала в ископаемой летописи.

Если это подтвердится, то результаты Байль и ее коллег покажут, что биохимические следы организмов могут сохраняться на десятки миллионов лет дольше, чем считалось ранее. И это будет означать, что существует целый мир биологической информации, которую эксперты только начинают узнавать. «Я думаю, что сохранение ДНК действительно более распространено, чем мы думаем, потому что, как исследователи, мы изучили относительно мало окаменелостей», — говорит Байль. «Мы должны продолжать искать».

Вопрос в том, являются ли эти белки и другие следы действительно тем, чем они кажутся. По горячим следам статьи Байль — и вдохновленная полемикой о том, что представляют собой биомолекулы внутри костей динозавра — отдельная команда, возглавляемая геологом Принстонского университета Рэнксингом Ляном, недавно сообщила о неожиданных микробах, найденных внутри одного из центрозавров, рогатого динозавра того же возраста, что и гипакрозавр.

Исследователи заявили, что они обнаружили ДНК внутри кости, но она происходила от бактерий и других микроорганизмов, которые не были замечены ранее. Кость имела свой собственный уникальный микробиом, который мог вызвать путаницу относительно того, принадлежали ли белки и возможный генетический материал самому динозавру, или же бактериям, которые поселились в нем во время процесса окаменения.

Открытие того факта, что такие окаменелости могут содержать бактериальные сообщества, отличные от сообществ в окружающих камнях, усложняет поиск ДНК, белков и других биомолекул динозавров. Современное может накладываться на прошлое, создавая ложный образ. «Даже если бы удалось сохранить хоть какие-то следы органики», — говорит Лян, «процесс идентификации был бы таким же сложным, как поиск иголки в стоге сена, и поэтому, скорее всего, привел бы к потенциальным ложным результатам».

Реконструкция одного из центрозавров. При высоте до 5.5 метров они могли иметь рог длиной до 60-70 см.

«В настоящее время молекулярная палеонтология противоречива», — говорит Байль. Первый камень преткновения заключается в том, что когда исследователи ищут следы древних биологических молекул, они используют технологии, изобретенные для поиска неповрежденных следов, которые были разрушены или изменены в течение длительного периода времени. Помимо этого, многие эксперты не знают точно, как кость динозавра превращается из органической ткани недавно живого существа в ископаемое, затвердевшее засчет минералов.

«Мы еще не выяснили все сложные механизмы молекулярного окаменения, используя возможности современной химии. И мы недостаточно знаем о роли, которую играют микробы», — говорит Байль. Например, неясно, как современные микробы вне окаменелостей могут взаимодействовать с теми, которые живут в костях.

Эти неизвестные подпитывают продолжающиеся дебаты о том, что представляют собой биологические сигнатуры внутри костей динозавров. В ходе исследования хряща гипакрозавра были изучены его микроскопические детали и использованы специальные химические красители, которые связываются с ДНК. Напротив, исследование кости центрозавра использовало секвенирование ДНК, чтобы понять природу генетических следов внутри нее, но не рассматривало ее микроструктуру.

Байль признает, что при изучении микробиологии костей динозавров важно учитывать ранее неизвестные формы микроорганизмов. Но, по ее словам, маловероятно, что бактерии нашли путь в клетки хряща и имитировали их ядра таким образом, чтобы исследователи ошибочно приняли микроорганизмы за подлинник. Однако «вы никогда не можете быть слишком скептически настроены к своим собственным результатам», — говорит палеогенетик и писатель Росс Барнетт, который не участвовал в двух описанных выше исследованиях.

По словам Барнетта, одной из самых больших трудностей в продолжающихся дебатах является отсутствие повторяемости. И палеогенетика уже сталкивалась с этой проблемой: около 1993 года, когда дебютировал фильм «Парк Юрского периода», группа исследователей возвестила об открытии мезозойской ДНК. Позже эти утверждения были опровергнуты, когда другие исследовательские группы не смогли воспроизвести те же результаты. И хотя палеогенетика как наука изменилась с того времени, необходимость в нескольких лабораторных подтверждениях одного и того же результата все еще остается важным фактором достоверности.

Тот самый хрящ под микроскопом.

«Если бы другая лаборатория смогла независимо исследовать окаменелости из одного и того же места, разработать свои собственные антитела, сделать свое собственное химическое окрашивание и получать те же результаты, это сделало бы открытие более правдоподобными», — говорит Барнетт. Однако такое сотрудничество даже сейчас является редкостью из-за небольшого количества действительно уникальных окаменелостей.

Тем не менее, молекулярная палеобиология разрабатывает стандарты доказательств и протоколов, поскольку она продолжает искать зацепки, хранящиеся внутри древних костей. «Я надеюсь, что многие палеонтологи или биологи, или и те и другие, также пытаются сделать это», — говорит Байль. «Мы сможем быстрее найти ответы, если будем работать над этим вместе».

Даже если предполагаемая органика динозавра окажется ложной, усилия все равно могут принести неожиданные выгоды. Считается, что бактериальные сообщества участвуют в сохранении костей и их замене минералами, тем самым помогая останкам динозавров стать ископаемыми. «Будущие исследования древней ДНК из прошлых микробных сообществ, которые жили внутри костей динозавров, могли бы пролить больше света на роль микроорганизмов в окаменении и сохранении костей в течение целых эпох», — говорит Лян.

«Это очень сложные вопросы», — говорит Байль. «Но если мы продолжим пытаться, есть надежда, что мы найдем большинство ответов».