Jak vypadal dinosauří genom?

…aneb Krátce o genetické informaci z druhohor

Od doby vydání Crichtonova románového Jurského parku, tedy již dobrých 30 let, se otevřeně mluví o možnostech naklonování dinosaurů moderními metodami genetického inženýrství. Bohužel toto asi nebude nikdy možné, alespoň ne v podobě, v jaké jsme to mohli vidět ve filmech se značkou Jurský park nebo Jurský svět.[1] Přesto nové metody výzkumu v paleontologii poskytují možnost, jak se tomuto nereálnému snu alespoň přiblížit nebo přinejmenším jak jej nahradit jinou fascinující možností. A tou není nic jiného než přibližný popis genomu druhohorních neptačích dinosaurů. Genomem rozumíme veškerý genetický kód, uložený v buňkách našich těl. Molekulární biologové obvykle mluví zejména o dvou aspektech genomu – jeho uspořádání v chromozomech a jeho celkové velikosti, tedy vlastně o celkovém počtu genů se specifickými funkcemi. Co se týká této velikosti, je zajímavé, že plazopánví dinosauři (ptáci, teropodi a sauropodomorfové) nejspíš měli a mají mnohem menší genom, než měli ptakopánví dinosauři (jako jsou ceratopsidi, ankylosauři, stegosauři nebo ornitopodi). Jak ale bylo možné něco takového vůbec zjistit? Výzkumy ukázaly, že velikost genomu má souvislost s průměrnou velikostí buněk, a proto si Christopher Organ a jeho kolegové dali práci se změřením velikosti buněk ve fosilních kostech různých dinosaurů. Kromě již zmíněného závěru dospěli také k přesvědčení, že u plazopánvých dinosaurů má malý genom nejspíš přímou souvislost s jednou významnou fyziologickou kvalitou – teplokrevností. U ptáků pak mohl dokonce souviset i s anatomickými a fyziologickými změnami v souvislosti se vznikem schopnosti aktivního letu.[2] Pojďme ale již k hlavní náplni tohoto článku – pravděpodobná organizace chromozomů byla pro vyhynulé dinosaury poprvé odhadnuta v loňském roce, a to díky zajímavému výzkumu molekulární bioložky Rebeccy O’Connorové a jejího týmu z Univerzity v Kentu.[3]

———

Ekologická scenérie s dvojicí procházejících patagotitanů, gigantických sauropodních dinosaurů z přelomu rané a pozdní křídy na území argentinské Patagonie (v pozadí). Dokonce i tito desítky tun těžcí giganti neměli svůj genom výrazně větší než bezmála milionkrát méně hmotní současní ptáci. Kredit: PaleoEquii; Wikipedie (CC BY-SA 4.0)

———

Vědecký tým mapoval DNA z různých chromozómů současných ptáků i plazů, tedy fylogeneticky nejbližších příbuzných druhohorních dinosaurů. Hledali přitom shodné komponenty a své pátrání rozšířili tak, aby bylo jasné, že jim dinosauří genom nemůže „vyklouznout“. Porovnávali totiž kompletní genetické sekvence ptáků a želv, takže mohli rekonstruovat genom předchůdce obou těchto skupin a všechny jejich příbuzné, tedy i neptačí dinosaury. Vědci využili metodu fluorescenčních ukazatelů, tzv. DNA sond, které jim umožnily identifikovat sdílené části genetického kódu želv a ptáků. Díky tomu mohli rekonstruovat ty části, které byly přítomné u společného evolučního předka želv i ptáků – neznámého plaza, který žil v období mladších prvohor před více než 300 miliony let. Ačkoliv tento hypotetický předek předcházel vzniku dinosaurů o desítky milionů let[4], jeho DNA sdílela množství prvků s DNA pozdějších dinosaurů. Z výzkumu vyplynulo fantastické zjištění, že většina znaků v genetickém kódu současných ptáků byla přítomna ve 40 chromozomových párech už u dávného prvohorního předchůdce, takže tyto změny v kódu nastaly již před vznikem dinosaurů a byly jimi všemi sdíleny. Nejenom, že mnohé speciální znaky v ptačím genomu byly vlastní i jejich dinosauřím předkům, vznikly dokonce ještě mnohem dříve. Již zmíněných 40 chromozomových párů je jen jeden z mnoha takových znaků – želvy mají například 33 párů a jak dobře víme, člověk ještě o deset méně. Dinosauři toto „pomnožení“ chromozomů zdědili od svého společného předka a předali i svým ptačím následníkům. Vědci tedy identifikovali předchůdcovské genové sekvence sdílené ptáky a plazy a dospěli tak k jakési „minimální“ skladbě dinosauřího genomu. Kam nás tento nadějný počáteční výzkum „dinosauří genetiky“ zavede, to zatím nemůžeme tušit – bohužel ale stále platí, že nikoliv k reálné podobě Jurského parku…

———

Podle výzkumů Christophera Organa a jeho týmu souvisela s menšími genomy plazopánvých dinosaurů (zejména drobných opeřených teropodů) jejich teplokrevnost a u některých druhů i pozdější schopnost aktivního letu. Zde anchiornitid druhu Yixianosaurus longimanus z rané křídy Číny. Kredit: Audrey.m.horn; Wikipedie (CC BY-SA 4.0)

———

Short Summary in English: In 2018 study, the likely chromosome organization in prehistoric dinosaurs was reconstructed for the first time thanks to the detailed study of the DNA components from different chromosomes of modern birds and reptiles.

———

Odkazy:

https://www.scientificamerican.com/article/jurassic-world-can-we-really-resurrect-a-dinosaur/

https://www.nhm.ac.uk/discover/news/2018/may/scientists-have-traced-what-dinosaur-dna-could-have-looked-like.html

https://www.nature.com/articles/s41467-018-04267-9

https://news.harvard.edu/gazette/story/2007/03/despite-their-heft-many-dinosaurs-had-surprisingly-tiny-genomes/

———

Literatura:

Benton, Michael J. (2019). Dinosaurs Rediscovered: The Scientific Revolution in Paleontology. Thames and Hudson, Ltd. (London). (str. 151-153)

———

[1] Allentoft M. E.; et al. (2012). „The half-life of DNA in bone: measuring decay kinetics in 158 dated fossils“. Proceedings of the Royal Society B. 279 (1748): 4724–33. doi: 10.1098/rspb.2012.1745

[2] Organ, C. L.; et al. (2007). Origin of avian genome size and structure in non-avian dinosaurs. Nature 446: 180-184. doi: 10.1038/nature05621

[3] Rebecca E. O’Connor; et al. (2018). Reconstruction of the diapsid ancestral genome permits chromosome evolution tracing in avian and non-avian dinosaurs. Nature Communications, 2018; 9 (1) doi: 10.1038/s41467-018-04267-9

[4] Nesbitt, S. J.; et al. (2013). The oldest dinosaur? A Middle Triassic dinosauriform from Tanzania. Biol. Lett. 9: 20120949. doi: 10.1098/rsbl.2012.0949

———

Leave a Comment

Filed under O dinosaurech obecně, Spekulativní paleontologie

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *