Nå er Tyrannosaurus rex mer enn bare tørre knokler. Sekvenseringen av proteiner fra mykt vev i et 68 millioner år gammelt skjelett kan markere nye tider for paleontologien. Nærmer vi oss Jurassic Park?
Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.
En stor kylling
Det er ikke helt urimelig å si at Tyrannosaurus rex var en stor kylling.
De analyserte proteinene fra Tyrannosaurus rex ser ut til å styrke teorien om at fuglene stammer fra dinosaurene.
Tre av de sju rekonstruerte proteinsekvensene var nært beslektet med kyllingproteiner.
To andre var beslektet med henholdsvis frosk og vannsalamander.
De to siste proteinsekvensene var beslektet med flere dyr, blant dem kylling og vannsalamander.
Det er imidlertid ikke mulig å si noe definitivt om forbindelsen mellom dinosaurer og fugler, basert på disse funnene.
Årsaken er at det bare er et fåtall av dagens levende organismer er sekvensert, og som er tilgjengelige i databaser for sammenligning.
Blant de dyrene som har blitt sekvensert, er det kyllingen som kåres til nærmeste nålevende slektning.
Sekvensering
Sekvensering er en prosess som benyttes mye innen genetikk og biokjemi.
Det handler om å bestemme den primære strukturen til bestemte biologiske molekyler.
Sekvensering av arvestoffet DNA (deoksyribonukleinsyre) betyr at man bestemmer rekkefølgen på nukleotidene i den lange slyngen av molekylpar i DNAets dobbeltspiral.
Det finnes fire forskjellige typer nukleotider som utgjør byggesteinene i arvestoffet.
De har fått navn etter basene de inneholder, nemlig adenin (A), thymin (T), cytosin (C) og guanin (G).
Rekkefølgen av disse nukleotidene (ATCG ) utgjør en kode som spesifiserer rekkefølgen av aminosyrer i proteiner.
Sekvensering av proteiner innebærer å bestemme denne aminosyresekvensen i proteinene.
Det finnes 20 forskjellige aminosyrer som utgjør byggesteinene i proteinen.
Nå har man sekvensert arvestoffet til hundrevis av av bakterier, et stort antall høyerestående arter, inkludert mennesket.
Dette har blitt mulig på grunn av den teknologiske utviklingen, hvor sekvenseringen har blitt automatisert.
Den kjente paleontologen John “Jack” Horner og hans forskergruppe brukte tre år på å grave ut hele skjelettet fra sandsteinen nederst i Hells Creek-formasjonen i Montana i USA.
For å komme frem til dinosauren, måtte de pløye gjennom rundt 18 meter med sandstein.
"Stan er et annet fint eksemplar av Tyrannosaurus rex. Han har vært død i 65 millioner år og levde som en av de siste dinosaurene på jorda. De første ekte rovdinosaurene utviklet seg for rundt 230 millioner år siden, og hersket på landjorda i 165 millioner år. Stan var med i den norske utstillingen Dødelige dinosaurer."
Da det store lårbenet ble delt i to, fordi det ikke passet inn i transporthelikopteret, ble det mulig for paleontologen Mary Schweitzer å ta prøver fra innsiden av knokkelen.
Som regel skjer ikke dette i slike utgravninger, fordi man anstrenger seg til det ytterste for å bevare fossilet intakt.
I 2005 offentliggjorde Schweitzer funnet av vev som fortsatt hadde bevart elastisitet, og som så ut som blodårer og celler.
De to siste årene har hun samarbeidet med andre paleontologer og medisinske biokjemikere for å sekvensere, eller undersøke den molekylære oppbygningen av, proteiner som ble funnet i det myke vevet.
Studerer formen
Til nå har paleontologer jobbet nettopp med å studere den fysiske formen på gamle beinrester og fossiler, for å lære noe om jordens forhistoriske dyr. Det samme gjelder forhistoriske planter.
De har holdt fossilene og knoklene i hendene, sammenlignet størrelse og utforming, og de har rekonstruert skjelettene til dyr som døde ut for ufattelig lenge siden.
Slik har de kunnet fortelle oss mye om hvordan det forhistoriske livet på jorda var, hvordan det utviklet seg, og hvem som egentlig er i slekt med hvem.
Det enkleste hadde selvfølgelig vært å studere en lys levende dinosaur. Men i motsetning til det som skjer i Michael Crichtons science-fiction roman, er det ikke mulig å klone dinosaurer i dag.
DNA brytes ned
I Jurassic Park får utdødde dyr nytt liv ved at forskerne finner skadet DNA i mygg som livnærte seg på dinosaurblod, og deretter ble fanget og bevart i rav.
For å fylle inn de manglende DNA-sekvensene, blir dette eldgamle arvestoffet spleiset med DNA fra reptiler, fugler eller amfibier - og vips - en hel park med dinosaurer.
I virkeligheten er det ikke så enkelt. Biomolekyler som DNA brytes ned over tid. Forskermiljøet har antatt at det ikke var mulig å få kartlagt biologiske molekyler i fossiler som er eldre enn én million år.
"Dette er lårbeinet som inneholdt mykt vev, og proteiner som nå er sekvensert."
Annonse
I forrige uke kom nyheten som feide denne antagelsen til siden. Scwheitzers forskergruppe med paleontologer og medisinske forskere har klart å sekvensere proteiner fra det 68 millioner år gamle skjelettet av en Tyrannosaurus rex.
Dette viser at biologiske molekyler som proteiner, og kanskje også DNA, under visse forhold, kan bevares over mye lenger tid enn man har trodd.
Dessuten er det første gang vi er nede på molekylært nivå når det gjelder forståelsen av forholdet mellom prehistoriske dyr, og deres forhold til nålevende skapninger.
- Nummeret før
Forskere har i lang tid ønsket å få fatt i sekvenser for proteiner eller DNA fra utdødde dyr.
Selv om det er DNAet vi kjenner best som livets kode, kan noe av den samme informasjonen om molekylær evolusjon hentes fra proteinene, siden de er laget på mønster av DNAet.
Med denne informasjonen kommer muligheten for å kunne teste evolusjonære forbindelser og prosesser, men også muligheten for å hente ut informasjon om hvordan kroppen til dyr som Tyrannosaurus rex fungerte.
- Det er nummeret før DNA, på en måte, sier Jørn Hurum, paleontolog og dinosaurforsker ved Naturhistorisk museum, ved Universitetet i Oslo.
Proteinet som er hentet ut er av typen kollagen 1, som er den vanligste organiske komponenten i bein, og kjent for å holde seg relativt lenge. Det er første gang kollagen fra dinosaurknokler har blitt sekvensert.
Unikt samarbeid
- Allerede for over ti år siden kokte man ut kollagen fra knokler, så kollagenfibre har vært kjent fra dinosaurknokler lenge. Men nå har de fått mer ut av bruskfibrene enn tidligere, sier Hurum.
Annonse
- Schweitzer er kjent for å bruke mikroteknologiske teknikker for å få ut informasjon. Hun er den første dinosaurforskeren som kaster seg over det på denne måten, og bruke de nye teknologiene på dinosaurknoklene, sier han.
- Det er interessant at i det veldig mannsdominerte tyrannosaurusforskermiljøet, er det en dame som gjør det mest nytenkende, sier Hurum.
Bak de nye funnene ligger et unikt samarbeid mellom paleontologer og medisinske biokjemikere, med helt nye tilnærminger til paleontologiske funn. Arbeidet setter døren på vid gap for et nytt felt, nemlig molekylær paleontologi.
- Med nye øyne
- Folk kommer til å se på forhistoriske bein med nye øyne, for nå ser vi at de kanskje bærer vev og informasjon som ingen trodde fortsatt kunne eksistere, sier Schweitzer, som jobber ved North Carolina State University.
- Det kommer til å endre måten paleontologer samler inn data på. Tyrannosaurusen var under en masse stein - ikke påvirket av bakterier eller grunnvann. Ved å hente ut slike bein tror jeg vi kommer til å oppdage at det finnes mange eksemplarer som dette, sier Jack Horner.
Både Horner og Schweitzer snakket til pressen på en telefonkonferanse arrangert av tidsskriftet Science.
"Utgravingsstedet ved Hell Creek i Montana. Paleontologene måtte grave seg gjennom rundt 1 000 kubikkmeter sandstein."
- Det handler om at paleontologer bruker litt mer tid og graver i områder som ikke er så lett tilgjengelige, sier Horner.
Destruktiv prosess
Det handler også om at de blir nødt til å ødelegge noe av fossilene de finner, og åpne sine samlinger for molekylære undersøkelser.
- De fleste kuratorer for dinosaurpaleontologi liker meg ikke. De liker å beholde knoklene intakt. De liker ikke at jeg kommer inn og løser dem opp, sier Schweitzer.
Annonse
- Selv om dette er en destruktiv analyse, er det sannsynligvis verdt det, på grunn av mengden informasjon vi kan få. Jack Horners holdning til preservering og konservering av fossiler er at vi må finne ut det vi kan finne ut, og det har gjort denne studien mulig, sier hun.
Horner forteller at en gruppe på over 100 paleontologer nå kommer til å lete over hele verden, etter bestemte eksemplarer som ligger dypt og kan være godt bevart. De kommer også til å lete etter store eksemplarer, fordi store bein øker sjansene for at noe på innsiden er bevart.
- Som roadkills fra i går
- Så lenge det er god oppbevaring, og det ikke har skjedd mye fjellkjedefolding eller vulkanutbrudd, kan man få mer ut av skjelettene enn vi har trodd, sier Hurum
- Det finnes steder i Montana, Sør-Dakota, Wyoming, Alberta, Mongolia og Kina hvor knoklene ser ut som de skulle vært roadkills fra i går. Det er veldig lite som har skjedd med dem, og vi kan få ut mye spennende data, sier han.
- Det er en vanlig oppfatning at disse fossilene er forsteinet, men fossiler kan være relativt ferske knokler som ligger inne i stein. I de aller fleste fossiler finnes en del av det originale dyret, eller den originale planten, sier han.
Finnes fragmenter av dino-DNA
"Tyrannosaurusen Stan under forberedelsene til utstillingen Dødelige dinosaurer ved Naturhistorisk museum, Universitetet i Oslo."
- Det finnes også mange biter av DNA fra dinosaurknokler, men de er brutt ned i så bitte små biter at vi ikke vet om det hører til dinosauren eller om det stammer fra noe annet.
- Etter Jurassic Park kom en eksplosjon av denne typen forskning. Alle skulle finne DNA, alle publiserte at det hadde funnet det, og så ble det helt stille etter ett år.
- Ingen av metodene var gode nok til å finne ut hva slags DNA-biter de egentlig så på, sier Hurum.
Kortere enn et gen
Professor Reidunn Aalen leder Institutt for molekylær biovitenskap ved Universitetet i Oslo, og forklarer hvorfor det er så vanskelig å rekonstruere gammelt DNA.
- Det finnes flere stoffer i miljøet som deler opp DNA i biter. Jo lenger tid det går, jo mer fragmentert blir det. Hvis bitene har blitt veldig korte, vil det være kortere biter enn det som dekker hele gener.
Annonse
- Sekvenserer du så korte biter, vil du ikke få noe sammenhengende bilde av gener. Da vet du heller ikke hva du har for noe, sier hun.
Neandertalergenomet
- Men det er faktisk prosjekter på gang nå for å bruke korte biter av DNA funnet i neandertalskjeletter for å sekvensere neandertalgenomet, legger hun til.
Neandertalerne som får genene sine rekonstruert i dag, levde for 30-50 000 år siden.
- Poenget da, er at hvis du har en slags referanseorganisme, vil du kunne sammenligne de kjente sekvensene, selv om de er veldig korte.
- Har du en mal å legge bitene på, er det ikke så farlig om de er korte. For neandertalergenomet fungerer mennesker og sjimpanser som referanse, sier Aalen.
Ikke helt Jurassic Park
Hvilke muligheter som faktisk finnes på feltet molekylær paleontologi, er det foreløpig ingen som vet noe særlig om.
"Dr. John Asara ved Beth Israel Deaconess Medical Medical Centre i Bostin, ledet det teknologisk krevende arbeidet med å sekvensere selve proteinene. Her sitter han sammen med instrumentet som ble tatt i bruk, et LTQ massespektrometer."
- Med nye teknikker vil det bare bli bedre. Dette er bare begynnelsen, sier Hurum.
- Vi må ha en ny type paleontologer også, som forstår den molekylære verden. Jeg er veldig klassisk trent til å drive med sammenlignende anatomi, så det har ikke jeg peiling på. Det får studentene mine ta seg av. Jeg liker knoklene mine, jeg, sier han.
- Hvor tror du dette vil føre hen?
- Kanskje vi klarer å sette sammen fossilt DNA for å lære om slektskapet mellom utdødde organismer.
- Ikke til Jurassic Park?
- Hehe. Det er ikke så enkelt å bare klone en dinosaur, sier Hurum
Skru av gener
- Da er det mer spennende med å ta utgangspunkt i dagens kylling og skru av bestemte gener, fortsetter han.
"Jørn Hurum i kjeven på en Tyrannosaurus."
- Siden forfedrene til kyllingen en gang har vært dinosaurer, er det mulig å skru av de genene som har kommet til etterpå.
- De nærmeste dinosaurslektningene til fuglene hadde for eksempel ikke nebb. Ved å skru av genene som lager nebb, kommer det tenner isteden.
- Dinosaurer hadde tre klør. I dag vokser kyllingvingen sammen, men hvis vi skrur av denne sammenvoksingen, vil kyllingen også ha tre klør.
- Sannsynligvis er det ikke mulig å skru av alt så vi kommer tilbake til en liten rovdinosaur, men det hadde vært kult da, sier Hurum.
Referanser:
Schweitzer M. H., et al. Science, 316 . 277 - 280 (2007). Asara J. M., et al. Science, 316 . 280 - 285 (2007).
