Идея о том, что ученые смогут восстановить ДНК динозавра из окаменелых останков, кажется абсурдной. Но теперь, благодаря невероятной работе группы палеонтологов из Китая, эта идея вышла за рамки абсурда и стала абсолютно возможной.
Внутри окаменевшей кости ноги небольшого, похожего на павлина динозавра, который бродил по земле 125 миллионов лет назад, ученые обнаружили удивительно хорошо сохранившиеся образцы хрящевых клеток, которые сохранили удивительный уровень структурной целостности.
Некоторые из клеток сохранили свои ядра, а одна даже содержала прикрепленные образцы других органических молекул, включая хроматин. Последний представляет собой вещество, находящееся внутри клеток, которое полностью состоит из плотно упакованных частиц ДНК динозавра.
Может ли внутри клеточных ядер и/или хроматина сохраниться настоящая ДНК динозавра? Если да, то можно ли ее секвенировать, чтобы создать точные модели ДНК динозавров? Хотя в настоящее время ученым еще далеко до этого, обнаружение клеточного материала, содержащего ДНК, в невообразимо древних окаменелостях динозавров открывает совершенно новые и очень интересные возможности.


Можно ли восстановить и секвенировать ДНК ископаемых динозавров? Возможно!

Ученые, участвовавшие в этом новаторском исследовательском проекте, работали в Институте палеонтологии позвоночных и палеоантропологии Китайской академии наук (IVPP) и в Музее природы Шаньдун Тянью. Как они объясняют в статье в журнале Communications Biology, им удалось обнаружить и выделить хрящевые клетки при исследовании окаменелых останков небольшого динозавра под названием Caudipteryx.
Caudipteryx обитал у берегов мелких озер, которые когда-то находились в биоте Джехол на территории современной провинции Ляонин в северо-восточном Китае. Прошлые исследования показали, что это павлиноподобное существо, обладавшее длинными хвостовыми перьями и многими другими птичьими характеристиками, обитало в раннем меловом периоде, возможно, исключительно в Китае.
Регион биоты Джехоль известен тем, что в нем обнаружены неповрежденные останки динозавров, которые находятся в шокирующе хорошем состоянии. "Геологические данные, накопленные за многие годы, показали, что сохранность окаменелостей в биоте Джехола была исключительной, благодаря мелкому вулканическому пеплу, который замуровывал туши и сохранял их вплоть до клеточного уровня", - пояснил соавтор исследования Чжихэн Ли, доцент ИВПП, в пресс-релизе Китайской академии наук.


Удивительное, чудесное и исключительное открытие клеточных ядер

Тем не менее, обнаружение клеточных ядер в ископаемом, полученном оттуда, все еще довольно удивительно. "Сохранение клеточных ядер в давно вымерших организмах в настоящее время считается редким и исключительным явлением", - пишут ученые в своей статье в журнале Communications Biology. "Из-за хрупкости нуклеиновых кислот ядра, как считается, чрезвычайно быстро разрушаются после смерти (иногда в течение нескольких часов после смерти), что практически не оставляет этим структурам шансов попасть в ископаемую летопись".
И все же, отмечают ученые, в отдельных случаях почти чудесное может произойти и происходит. "Палеонтологическая литература полна гистологических отчетов об ископаемых тканях с прекрасно сохранившимися ядрами и даже субъядерными структурами, такими как нуклеолы или хромосомы на нескольких стадиях клеточного деления", - пишут они. "Эти примеры многочисленны и включают ядра сохранившихся в вечной мерзлоте кайнозойских млекопитающих, мезозойских динозавров, различных кайнозойских, мезозойских и палеозойских растений и даже эмбрионоподобные скопления ископаемых клеток, возраст которых превышает 600 миллионов лет".
Это уже второй случай за последние два года, когда внутри окаменелых останков хрящевых клеток динозавров были обнаружены ядра и связанные с ними хроматиновые нити. Согласно National Geographic, в исследовании 2020 года ученые обнаружили такие клетки внутри окаменевшего скелета утконосого динозавра, известного как Hypacrosaurus stebingeri, который жил примерно 75 миллионов лет назад.


Действительно ли в ядрах клеток нашли ДНК динозавров?

Это говорит о том, что клетки хряща обладают уникальными свойствами, которые позволяют им сохранять ядра и некоторые дополнительные органические материалы даже после начала окаменения. Ученые, участвовавшие в китайском исследовании, обнаружили, что обнаруженные ими клетки были защищены процессом, известным как силицификация, в результате которого органические материалы могут окаменеть, превратившись в силикатные минералы.
Команда считает, что именно силикатизация позволила сохранить некоторые клеточные ядра в таком хорошо законсервированном состоянии, что позволило им сохранить и показать некоторые из своих "живых" характеристик после того, как они были декальцинированы и подвергнуты исследованию.
В ходе последнего исследования ученые выделили группы клеток и окрасили их фиолетовым химическим веществом, известным как гематоксилин, который может связываться с ядром клетки, если ядро есть. В ходе этой работы в клетках хряща было обнаружено множество ядер, а в одном из них было замечено окрашенное в фиолетовый цвет ядро, с которым было связано несколько более темных фиолетовых нитей.
К своему восторгу, ученые поняли, что в этой клетке сохранился целый ряд генетического материала, включая различные биомолекулы и хроматиновые нити. Хроматин содержит ДНК, как и клеточные ядра. Если ДНК динозавра все еще существует внутри этих клеточных остатков, ее можно будет извлечь и расшифровать - есть надежда.
Однако прежде чем ученые смогут достичь этой цели, необходимо провести множество исследований и разработок. "Нас, безусловно, интересуют окаменелые клеточные ядра, потому что именно там должна находиться большая часть ДНК, если она сохранилась", - говорит соавтор исследования Алида Байльюль, еще один доцент из IVPP. "Итак, у нас есть хорошие предварительные данные, очень интересные данные, но мы только начинаем понимать клеточный процесс.


Раскрытие скрытых секретов ДНК динозавров

Хотя клеточные ядра и сопутствующие материалы неоднократно обнаруживались внутри древних окаменелых останков животных, никто не смог успешно секвенировать ДНК из образца возрастом более одного миллиона лет. По правде говоря, никто и не надеялся, что сможет секвенировать ДНК динозавров, поскольку всегда предполагалось, что их ДНК не пережила бы процесс окаменения.
Однако новое исследование, проведенное в Китае, показывает, что это может быть не так. Если в конечном итоге будут разработаны методы, которые позволят ученым определить последовательность ДНК динозавра из образца Caudipteryx или любых других окаменелостей, которые могут ее содержать, наука палеонтология изменится навсегда.
Динозавры были физически реконструированы из окаменелых костей. Секвенирование ДНК динозавров может вернуть их к жизни в более полном объеме, позволив ученым узнать об их жизни и образе жизни больше, чем кто-либо когда-либо мог себе представить.