Hengityssuojaimeen, lippalakkiin ja kumikäsineisiin sonnustautuneena yhdysvaltalainen paleontologi Evan Saitta muistuttaa pandemian aikana enemmän kauppa-asioitaan hoitavaa rivikansalaista kuin kenttätutkimusta tekevää tieteenharjoittajaa.
Hän seisoo kuitenkin Kanadassa Albertan provinssin dinosauruspuistossa, joka tunnetaan yhtenä parhaista paikoista etsiä fossiileja. Ja niiden takia Saittakin on täysissä suojavarusteissa.
Saitta ei pelkää tartuntatauteja, vaan hän suojelee fossiileja. Hän yrittää estää omaa dna:taan joutumasta luihin, sillä hän metsästää kivettymissä mahdollisesti piilevää perintöainesta, jotta hän voi panna pisteen kiihkeälle tieteelliselle keskustelulle.
Vastakkain ovat yhtäältä ne lukuisat tutkijat, jotka ovat viime aikoina kertoneet löytäneensä dinosaurusten luista sensaatiomaisesti pehmytkudosten, kuten verisuonien ja -solujen, proteiinien ja jopa dna:n jäännöksiä, ja toisaalta ne tutkijat, jotka kyseenalaistavat nämä hämmästyttävät löydöt riittämättömän ulkopuolisten asiantuntijoiden tekemän arvioinnin takia.
Arvostelijoiden mukaan on hyvin epätodennäköistä, että hauraat molekyylit kestävät kymmeniä miljoonia vuosia maassa.
Paleontologi Evan Saitta etsii fossiileja kumikäsineet kädessä ja hengityssuojain päässä.
Kudosten hajoamiseen ja kivettymiseen erikoistunut Saitta edustaa jälkimmäistä tutkijaryhmää, mutta hän ei tyydy vain kiistelemään.
Hän etsii itse vastausta kysymykseen fossiileista ja tekee niille laboratoriossa kaiken sen, mikä nykytekniikalla on tehtävissä elektronimikroskopiasta dna:n sekvensointiin.
Lisäksi Saitta luo hävinneiden liskojen ja lintujen pohjalta uusia fossiileja alusta asti saadakseen paremman yleiskuvan siitä, mihin elimistön ainesosasista lopulta on.
Saitta on pannut kaiken peliin – muiden hyväksi. Jos käy ilmi, että dinosaurusten luissa voi tosiaan piillä ikivanhaa dna:ta, löydöt antavat uutta toivoa jo särkyneelle haaveelle niiden herättämisestä eloon.
Onko dinosaurusten kloonaus Jurassic Park -tyyliin mahdollista?
Jurassic Park -elokuvassa tutkija poraa reiän meripihkapaakkuun päästäkseen käsiksi hyttyseen, joka koteloitui meripihkaan miljoonia vuosia sitten.
Hyönteisen mahasta imetään varovasti sen viimeinen ateria – dinosauruksen verta, joka on täynnä dna:ta. Perintöaineksessa on paljon aukkoja, mutta ne voidaan täyttää sammakoiden dna:lla. Ja kun paikattu perimä siirretään munasoluun, siitä kehittyy ihka elävä hirmulisko.
Kun elokuva sai ensi-iltansa vuonna 1993, hämmästyttävä tapahtumasarja vaikutti pääpiirteissään mahdolliselta.
Tosielämässä oli vain vähän aikaisemmin löydetty meripihkassa säilyneistä hyönteisistä perintöainesta ja uusi menetelmä, jolla perimä voitiin sekvensoida pienistä dna-pätkistä, oli vastikään otettu käyttöön.
Meripihkalöydöt kyseenalaistettiin kuitenkin pian, sillä ne saattoivat hyvinkin olla nykyajan dna:n saastuttamia ja havaintojen tekotapaan ei ollut luottamista. Useat myöhemmät tutkimukset ovat horjuttaneet uskoa siihen, että dna voi kestää miljoonia vuosia.
Miten dinosauruksia voidaan herättää henkiin?
Luujauheesta erotetaan perintöainesta
Laboratoriossa jauhetaan luuta ja jauhe liuotetaan nesteeseen. Sen jälkeen näytteestä voidaan erottaa dna ja lukea sen emäsjärjestys. Mahdolliset aukot kyetään täyttämään tietokoneen avulla dinosaurusten nykyään elävien sukulaisten, lintujen, vastaavilla jaksoilla.
Perimä kootaan kappale kappaleelta
Paikattu perimä tulostetaan tietokoneelta. Se tapahtuu niin, että ensin lyhyet dna-emäsketjut liitetään yhteen ja sitten syntyneistä pitemmistä pätkistä koostetaan pituudeltaan vielä suurempia osia. Tällä menetelmällä on aiemmin rakennettu bakteerien perimä alusta asti.
Dna sijoitetaan linnun soluun
Linnun hedelmöitetystä munasolusta poistetaan tumassa sijaitseva perintöaines vahingoittamatta sitä muuten. Sen jälkeen soluun viedään dinosauruksen perintötekijät. Vastaavalla tavalla kloonattiin jo vuonna 1996 ensimmäisen kerran nisäkäs: Dolly-lammas.
Solu siirretään munajäljitelmään
Jakautuva munasolu kehittyy petrimaljassa alkioksi alle viikossa. Tämä jatkaa keinotekoisessa munassa kasvuaan dinosauruksen poikaseksi niin kuin kuin kananpoika kananmunassa.
Ovatko tutkijat kokeilleet Jurassic Parkin dna-tekniikkaa?
Esimerkiksi brittiläinen tutkijaryhmä analysoi vuonna 2013 kopaalissa eli hartsin ja meripihkan välimuodossa säilyneitä hyönteisiä 60–10 600 vuoden takaa.
Niistä ei löytynyt yhtä vanhaa dna:ta. Alkuperäisen dna:n rippeitä ei ole myöskään löydetty kivettyneistä luista.
Vanhin täydellinen perimä kuuluu 700 000 vuotta sitten eläneelle hevosen esivanhemmalle, jonka jäännökset kaivettiin esiin ikiroudasta.
Tanskalais-australialaisessa tutkimushankkeessa yritettiin vuonna 2012 määrittää dna:n pisin mahdollinen säilymisaika.
Tutkijat kartoittivat dna:n tilan eri-ikäisissä sukupuuttoon kuolleiden moalintujen luissa ja ajoittivat perintöaineksen hajoamisprosessin. Tulokseksi tuli, että luissa ei ole enää sekvensoinnin mahdollistavia dna-pätkiä 1,5 miljoonan vuoden jälkeen.
Dinosaurukset hävisivät – jos lintuja ei oteta huomioon – jo 66 miljoonaa vuotta sitten, joten niiden dna:n viimeisestä käyttöpäivästä on kulunut aikaa tavattoman paljon.
Myös proteiinit sisältävät geneettistä informaatiota, sillä niiden rakenne heijastaa dna:n osien järjestystä, ja ne ovat kestävämpiä kuin dna. Vanhimmat tunnetut proteiinit ovat 3,4 miljoonan vuoden takaa. Proteiinit eivät siis voi ratkaista perusongelmaa.
Kaikesta huolimatta dinosaurusten dna:ta, proteiineja ja pehmytkudosten jäännöksiä etsitään kiihkeämmin kuin koskaan. Yhdysvaltojen luoteisosassa sijaitsevassa Montanassa ollaan molekyylipaleontologian edelläkävijöitä.
Siellä Jurassic Park -elokuvasarjan neuvonantajana toiminut Jack Horner työskentelee Museum of the Rockies -museon laboratoriossa vielä eläkeläisenä ja hänen entiset oppilaansa osallistuvat aktiivisesti tieteelliseen keskusteluun dna:n ja proteiinien kyvystä kestää ajan hammasta.
Voiko dinosaurusten fossiileissa tai luissa piillä dna:ta?
Siitä kiistellään, voiko fossiileissa tai luissa olla säilynyt hirmuliskojen dna:ta.
Yksi Jack Hornerin entisistä oppilaista on molekyylipaleontologi Mary Schweitzer. Hän on julkistanut yhdessä kollegoidensa kanssa viime vuosina useita kiistanalaisia löytöjä, joiden he esittävät todistavan, että pehmytkudoksia voi löytyä hyvin säilyneistä luista.
Hänellä on osansa vuoden 2020 havainnossa, jota on ollut tekemässä myös Hornerin entisiin oppilaisiin kuuluva Alida Bailleul.
He väittävät paikantaneensa kahdesta montanalaisesta dinosaurusfossiilista kollageeniproteiinia ruston kaltaisesta rakenteesta.
Lisäksi he kertovat erottaneensa solumaisia muodostumia, joista osa vaikuttaa olevan jakautumassa, ja geenit sisältäväksi tumaksi sopivia soikioita.
Havainnot on tehty kahden sorsa- eli ankannokkaliskoihin kuuluvan nuoren dinosauruksen kalloista. Yksilöt elivät Montanan alueella 75 miljoonaa vuotta sitten.
Jäännökset kaivettiin esiin vuonna 1979 Montanan munavuorena tunnetun pesintäalueen tutkimuksissa, joissa Horner itse ahersi.
Kallot leikattiin ohuiksi viipaleiksi ja konservoitiin, ja vuonna 2020 vanhoista löydöistä tehtiin siis uusia havaintoja. Fossiileja on verrattu nuoren emun kalloon, ja eri-ikäisille kalloille on tehty monenlaisia tutkimuksia.
Ensin ne upotettiin happokylpyyn, jotta epäorgaaninen aine liukeni, ja sitten lisättiin vasta-aineita, joilla immuunijärjestelmä taistelee bakteereja ja viruksia vastaan.
Vasta-aineiden ominaisuudet vaihtelevat, ja jokaisella niistä on yleensä vain yksi määräproteiini, johon se sitoutuu.
Siksi vasta-aineilla voidaan tutkia, esiintyykö näytteessä tiettyjä proteiineja. Mary Schweitzer löysi tällä menetelmällä sekä emuista että fossiileista tietynlaista rustojen kollageenia.
Tutkijoiden mukaan poikasten takaraivo oli rustoinen siellä, missä kalloluiden saumat vähitellen luutuivat. Jos rustoa on säilynyt, mahdollisuudet eristää dna:ta paranevat, sillä rusto ei ole yhtä huokoista kuin luu. Rusto voi olla kestävämpi dna-varasto.
Lisäksi selvitettiin, oliko emun soluissa ja fossiilien solumaisissa muodostumissa dna:ta. Tutkimuksessa käytettiin väriainetta, joka sitoutuu dna:han. Testitulos oli kummassakin tapauksessa positiivinen.
Tämä vihjaa, että dna tai sen rippeet voivat säilyä luissa jopa 75 miljoonaa vuotta.
Schweitzer ja hänen tutkijatoverinsa ovat saaneet tukea käsitykselleen muun muassa englantilaistutkijoilta, jotka uskovat löytäneensä rustokuitujen ja verisolujen jälkiä useista dinosaurusten luista, jotka eivät ole edes erityisen hyvässä kunnossa.
Tämä on tulkittu osoitukseksi siitä, että pehmytkudos ei ainoastaan voi säilyä, vaan sitä on myös säilynyt luultua useammin. Juuri tämä näkemys sai Evan Saittan lähtemään dna- ja proteiinijahtiin dinosauruspuistoon.
Luut kätkivät sisäänsä yllätyksen
Saitta huolehti tarkasti puhtaudesta kerätessään ensimmäiset kivettymät, jotta hän ei saastuttaisi niitä kaivausten aikana. Fossiilit olivat 75 miljoonaa vuotta vanhoja, ja ne kuuluivat kolmisarvisen Triceratopsin sukulaiselle.
Analysointipaikoiksi oli valittu yhdysvaltalainen Princestonin yliopisto ja brittiläiset Bristolin ja Yorkin yliopistot. Laboratoriot tutkivat löytöjä useilla eri menetelmillä virheiden ja väärien päätelmien välttämiseksi.
Vasta-ainetestiä ei kuitenkaan tehty, sillä se saattaa antaa virheellisen positiivisen tuloksen.
Kaikki analyysit kertoivat samaa: näytteet eivät olleet saastuneet, eikä niissä ollut jälkeäkään kollageenista. Niissä piili kuitenkin yllätys – suuri määrä muuta kuin dinosaurusten dna:ta.
Sarvekkaan Centrosaurus-yksilön luihin (vasemmalla) lisättiin punaista väriainetta, joka sitoutuu dna:han (oikealla). Kuva osoittaa, että luut sisältävät suuria määriä dna:ta – 50 kertaa niin paljon kuin ympäröivä kallio.
Se oli peräisin luihin pesiytyneistä bakteereista. Ne edustivat 46:ta tunnettua lajia, mutta osa pieneliöistä kuului outoihin sukuihin. Jotkin luiden mikrobit kykenivät hajottamaan kollageenia.
”Hanke paljasti, että luut pystyvät huonosti suojelemaan pehmytkudosta. Ne eivät ole aikakapseleita, vaan ne huokoisina ja avoimina järjestelminä päästävät orgaanista ainetta maahan ja mikrobeja kimppuunsa”, toteaa Evan Saitta.
Hänen mukaansa muiden tutkijoiden löytämät dna:n merkit ovat peräisin pieneliöistä ja kollageenia muistuttavat proteiinit lienevät sienien tuottamia. Solua, tumaa ja verisuonia muistuttavia rakenteita hän pitää myös todennäköisesti mikrobien aikaansaannoksina.
Miten muuten hirmuliskofossiileista voidaan etsiä dna:ta?
Fossiilijahti Kanadan syrjäseudulla on vain pieni osa Saittan työtä. Hän käyttää myös muita – luovempia – menetelmiä sen selvittämiseen, voivatko ikivanhat fossiilit säilyttää alkuperäiset aineensa.
Kun eläin kuolee, sen pitää hautautua esimerkiksi hiekkaan, jotta se voi kivettyä. Miljoonien vuosien aikana eläin peittyy niin paksusti, että sen jäännöksiin kohdistuvat suuri paine ja korkea lämpötila. Tätä prosessia Saitta yrittää jäljitellä laboratoriossa.
Robotit herättävät dinosaurukset eloon
Käänteinen evoluutio muuttaa kananpojan dinoksi
Linnut polveutuvat dinosauruksista, ja niiden perimässä uinuu yhä samoja geenejä. Paleontologi Jack Horner aikoo kääntää evoluution kelloa taaksepäin niiden avulla. Hän yrittää muuttaa kanan perimää CRISPR-geenityökalulla niin, että ne alkavat muistuttaa kaukaisia sukulaisiaan menneisyydessä. Hanke ei ole toistaiseksi edistynyt kovasti.
Robotit liikkuvat muinaiseläinten lailla
Monissa museoissa ja huvipuistoissa tapaa dinosaurusrobotteja, mutta ne ovat usein kömpelöitä ja harvoin tieteellisesti todenmukaisia. Uusi robottitekniikka voi nyt tehdä robottien liikkeistä sulavampia. Paleontologit ovat viime vuosina rakentaneet robotteja, joiden ulkonäkö ja liikkeet perustuvat oikeisiin luufossiileihin ja kivettyneisiin jalanjälkiin.
Hologrammit piirtävät eläimet ilmaan
Hologrammitekniikalla ilmaan voidaan pian heijastaa isokokoisia todentuntuisesti liikkuvia kolmiulotteisia dinosauruksia. Tekniikka on vielä kehitysvaiheessa, mutta siinä on otettu isoja edistysaskelia. Eräässä kokeessa ilmavirran avulla onnistuttiin liikuttamaan pientä hohtavaa muovihelmeä niin täsmällisesti, että se piirsi ilmaan lentävän perhosen.
Hän teki aikaisemmin kokeita, joissa erilaisia orgaanisia aineita altistettiin kuumuudelle ja paineelle suljetuissa astioissa. Luonnollisessa tapahtumasarjassa ympäristöön haihtuvat tai tihkuvat aineet eivät kuitenkaan päässeet poistumaan, vaan ne jäivät säiliöön liisterimäisenä massana.
Siksi Saitta ja hänen kollegansa Tom Kaye kehittivät uuden menetelmän. Siinä kuolleen liskon tai linnun osat sijoitetaan savessa teräsmäntään, jota hydraulipuristin painaa usean tonnin paineella
Tuloksena on 1,25 senttiä paksu levy, joka pannaan vuorokaudeksi 200-asteiseen uuniin. Huokoinen savi päästää epävakaat molekyylit ulos, ja näin tapahtumasarja saa aikaan keinotekoisen fossiilin, joka ei juuri eroa aidosta.
Tutkimustiedon valossa näyttää nyt siltä, että vain luurangon jäännökset ja väriaine melaniini säilyvät kivettymisprosessissa.
Suunnilleen kaikki muu kollageenia myöten häviää. Kokeet osoittavat, että pigmentti on niitä harvoja biologisia molekyylejä, jotka kestävät miljoonia vuosia maassa.
Eläimen kudosten pigmentti voi säilyä miljoonia vuosia. Sinosauropteryx-suvun dinosauruksen pyrstösulkien pigmentti todistaa, että eläimellä oli raidallinen pyrstö.
Siitä huolimatta keskustelu dna:sta ja proteiineista jatkuu Mary Schweitzerin Montanassa viimeksi tekemän löydön uudelleen virittämänä.
Saitta aikoo kuitenkin keskittyä vastedes vakaampien biomolekyylien, kuten proteiinien rakenneosasten, aminohappojen, etsintään.
Ne eivät ehkä paranna mahdollisuuksia kloonata dinosauruksia, mutta proteiineja kestävämpinä ne voivat avata uusia näköaloja eläinten ominaisuuksiin.
Tutkimus vihjaa, että meripihka voi – niin kuin Jurassic Parkissa – säilyttää tiettyjä aineita miljoonia vuosia.
Meripihkassa säilyneitä dinosaurusten höyheniä on löydetty useaan otteeseen. On saatu viitteitä siitä, että alkuperäisiä proteiinien rakenneosia, aminohappoja, saattaa olla tallessa.
Saitta on kuitenkin kiinnostunut toisesta asiasta: dinosaurusten munista. ”Kuoret ovat mielenkiintoisia, sillä ne voivat toimia suljettuina järjestelminä toisin kuin luut.
Ja ehkä niillä on keinoja säilyttää lyhyitä aminohappojaksoja miljoonia vuosia”, sanoo Saitta.
Oletus on jo todistettu: Saitta on löytänyt 80 miljoonaa vuotta vanhasta pitkäkaulaisen dinosauruksen munasta aminohappojen jälkiä.