Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Druhý návrat k Jurskému parku. Jak těžké je seřadit rozházená písmena

aktualizováno 
V druhém dílu série, která se podrobně dívá na to, jak a zda by bylo vlastně možné oživit dinosaura, se zaměříme na potíže s rekonstrukcí DNA z možných zachovaných úlomků. Jednou z nich je i to, že přesně nevíme, co hledáme.

Z filmu Jurský svět | foto: Cinemart

V první části naší rekapitulace o znovuoživení dinosaurů jsme se zabývali potížemi se získáním dinosauří DNA z jantaru, tedy jako ve filmu. Nyní předpokládejme, že se se to alespoň z větší části podařilo. Takže co vlastně máme v rukou?

Rozhodně to nebude kompletní molekula DNA. Místo toho budeme mít k dispozici malé fragmenty dvojité šroubovice, zbylé z původní, geologickým časem „rozbité“ makromolekuly. Za využití speciálního přístroje, zahřátí na teplotu 72 °C a přidání enzymu DNA-polymerázy můžeme nakonec docílit pomnožení těchto fragmentů. Polymerázová řetězová reakce by tak teoreticky mohla pomoci získat z velmi malého množství alespoň dostatečný objem dědičného materiálu dinosaura pro další postup.

Samozřejmě je ovšem nezbytné dodat tzv. primer – řetězec nukleové kyseliny či proteinu o délce asi 15 až 20 nukleových bází, která v případě komplementarity určí správné pořadí řetězců. Ale už toto je téměř nepředstavitelně složitý a těžce dosažitelný úkol, pokud pracujeme s pravěkou DNA.

Jaká by mohla být kvalita zachování pravěké nukleové kyseliny v jantaru, je v každém případě obtížné předpovědět. DNA není sama o sobě příliš robustní molekulou a v buňkách je doprovázena celou mašinérií biochemické ochrany, která brání jejímu poškození a dokáže částečné narušení dokonce opravit. Ale jakmile organismus uhyne, tato mašinérie se zastaví a DNA je náhle pouhou osamělou, ničím nechráněnou molekulou.

Britsko-švédský biochemik a specialista na výzkum rakoviny Tomas Lindahl (* 1938) již před dvěma desetiletími odhadl, že až na základní jednotlivé báze se DNA ve vodním prostředí rozpadne již za zhruba 30 tisíc let. Šance na zachování v extrémně příznivém prostředí jsou sice větší, ale optimismus přesto není na místě. S touto částí problému neudělají vůbec nic ani průběžně se zdokonalující technologie genetického inženýrství a molekulární biologie. Můžete prostě jen doufat, že příroda bude k vaší snaze dostatečně milostivá. A to je bohužel v případě křídových dinosauřích fosilií vysoce nepravděpodobné.

Je to opravdu dinosaurus?

Když už se vám povede izolovat a sekvencovat všechny namnožené fragmenty dinosauří DNA, budete je chtít pospojovat ve správném pořadí tak, aby výsledkem byl kompletní genom dinosaura. Problém je ovšem v tom, že už 66 milionů let nikdo netuší, jak takový genom neptačího dinosaura vypadá. V podstatě si ani teď nemůžete být jistí, že máte před sebou skutečně části dinosauří DNA.

Díky poznatkům a zkušenostem, které přinesl například i Projekt lidského genomu, máme dnes k dispozici postupy a zejména pak velmi rychlé počítače (s příslušný softwarem), které umožňují složitým srovnáváním pospojovat jednotlivé sekvence genomu ve správném pořadí. Moderní superpočítače druhé dekády 21. století už takový úkol zvládnou hravě a hlavně v rozumném čase. Problém je však v tom, že přesnou pozici milionů fragmentů o délce několika stovek bází nejspíš nebudeme schopni rekonstruovat. Problémem je i univerzální podstata stavby molekuly – jakýkoliv úsek DNA se může spojit s jiným úsekem, pokud odpovídá jeho pořadí bází.

V knize se genetik Henry Wu s tímto problémem vypořádal přidáním tzv. restrikčních enzymů (restrikční endonukleázy), které „osekávají“ a štěpí DNA na kýžených místech. Wu potom procházel za pomoci výkonného počítače desítky milionů fragmentů ve všech kopiích dinosauřího genomu a sledoval opakující se vzorce písmen genetického kódu. Ve skutečnosti by ovšem rekonstrukce dinosauřího genomu zdaleka tak snadná nebyla.

Stejně jako u lidského genomu nebyl ani ten dinosauří pouhou jednou sekvencí DNA, ale byl zakomponován do chromozomů. Nemáme ovšem tušení, kolik párů chromozomů měli v buněčných jádrech jednotliví dinosauři. Zatímco lidé mají 23 párů chromozomů a šimpanzi 24, některé druhy mloků a ryb jich mají více než stovku a naopak samičky asijského jelínka muntžaka sundského mají zase jen šest párů.

Problém je v tom, že v případě izolování segmentů DNA z jantaru bychom měli před sebou namíchané fragmenty z obou sad chromozomů. To většinou nepředstavuje problém, protože obě sady jsou z velké části identické. Ale liší se samozřejmě v pohlaví určujících chromozomech X a Y, takže bude třeba rekonstruovat zmíněné části odděleně.

Superpočítač může vyhledávat opakující se sekvence genetického kódu, které by mohly být tzv. telomerami (koncovými částmi chromozomů), což by umožnilo jednotlivé chromozomy lépe identifikovat. Ale opět je velmi nepravděpodobné, že by k takové proceduře (i všem předchozím) byl k dispozici dostatek původního materiálu. Dalším problémem je rozlišení dinosauří „odpadní DNA“ (junk DNA, tedy DNA, která nemá žádný na pohled zřejmý účel) a rekonstrukce křehčích úseků nukleové kyseliny, které se snadno rozpadají.

Na základě současných poznatků je téměř jisté, že miliony let starý hmyz nebo tělesné části organismů (jako je i nedávno objevený dinosauří ocas z Barmy) neposkytnou víc než několik fragmentů DNA. Možnost, že by v nich byl zachován kompletní genom dinosaura, třeba i rozdrolený na malé fragmenty, je zcela mizivá. A pokud v záznamu DNA dinosaura máte nezacelitelné mezery, je konec.

Nemáte jistotu, zda vám chybí jen pět nebo třeba pět milionů bází. A dokonce i pět milionů bází je v celém genomu o řádově miliardě bází poměrně málo. Pravděpodobné přitom je, že nebudete mít v záznamu jen jednu mezeru, ale desítky nebo stovky mezer. Budou chybět přinejmenším desítky procent genomu, a přitom stačí nemít jediné procento, aby byl osud vašeho projektu definitivně zpečetěn. Jedno procento je například rozdíl lidského a šimpanzího genomu. Nezní to jako moc, ale i toto malé procento dělá v reálu obrovský rozdíl.

Ale jak se ale vyrovnat s již zmíněnými mezerami v genetickém kódu dinosaurů? Wu je zkusil „záplatovat“ vypůjčenými částmi DNA obojživelníků, což později vedlo ke katastrofě, protože spolu s původními majiteli DNA se i dinosauří samice dokázaly přeměňovat v samce a nekontrolovaně se tak rozmnožovat. Ve skutečnosti by taková záměna nemohla fungovat. Nepřesná či zcela špatná tvorba bílkovin by vyústila v neživotaschopnost takového genetického hybrida.

Jistou možností by snad byla lepší volba doplňkové DNA, a to ptačí DNA. Ptáci jsou nejbližšími žijícími příbuznými dinosaurů, proto i jejich genom je zřejmě dinosauřímu podstatně podobnější. V tomto případě potřebujete vybrat více druhů ptáků různého systematického zařazení, osekvenovat a vzájemně porovnat jejich genomy.

Jde o nákladnou a zdlouhavou práci, ale v současnosti jsme již o velký kus dál než v době premiéry prvního filmu. Pro kontrolu potřebujete osekvenovat genom nějakého fylogeneticky vzdálenějšího obratlovce, například želvy nebo žáby. Po provedení těchto procedur můžete vaše fragmenty dinosauří DNA porovnat s ptačími sekvencemi a hledat podobné nebo dokonce identické úseky DNA.

Ale i pokud se vám nakonec podaří doplnit dinosauří genom příslušnými úseky ptačí DNA, budete mít stejně jen hybridní a nepravý genom. Nepůjde nikdy o úplně „čistou“ proceduru a výsledek bude v ideálním případě jistým podvodem. Na druhou stranu, lidé si uzpůsobují dinosaury ke svému obrazu již po tisíciletí při šlechtění domestikovaných ptáků, počínaje slepicemi a krůtami až po papoušky a holuby, takže by to nebylo nic nového. Bohužel by bylo pravděpodobnější, že se vám „nepravou“ dinosauří DNA s pomocí té ptačí vůbec vyrobit nepodaří, protože jde o extrémně náročný proces.

Do vejce

Ale nebuďme škarohlídi a znovu předpokládejme, že se nám navzdory všemu zadaří. Dalším krokem je tvorba vajíček a pokus o vylíhnutí dinosauřího embrya. I kdybychom se totiž dostali až k rekonstrukci kompletního genomu dinosaura, stále nás čeká nepřekonatelná cesta k živému mláděti, vykukujícímu nesměle zpod rozbité skořápky. Musíme počítat s jedním podařeným pokusem z tisíců, možná desítek tisíc. Stěžejní otázkou však je, jak přeměníme dinosauří DNA v dinosaura.

Řekněme, že v tuto chvíli máme kompletní dinosauří genom v podobě přesné sekvence bází (A, C, G a T) a máme jej rozdělený do správného pořadí v rámci chromozomů. Takový materiál už dokáže například slepice přeměnit ve vajíčko se zdravým slepičím embryem, z nějž bude po vylíhnutí životaschopné kuře. V průběhu embryonálního vývoje kuřete je seznam instrukcí v podobě DNA přeměněn v návod na výrobu kuřete. Problém je v tom, že ještě úplně přesně nechápeme, jak tento děj vlastně probíhá.

Vajíčko samozřejmě obsahuje mnohem více než jen DNA: jde o komplex molekulárních aparátů, které dokážou „číst“ genetické instrukce a podle nich vyrobit kuře. Stejně jako není možné postavit kvalitní panelový dům pouze jedním člověkem, také při výrobě nového jedince se musí uplatnit celá armáda specializovaných biologických stavitelů – enzymů a bílkovin – které působí v přesném načasování a pořadí.

Nezbytností pro vytvoření dinosaura je tedy náhradní nebo umělé vajíčko. Zatímco pro většinu lidí je pojem vejce redukován na vjem oválného objektu, který lze zakoupit v supermarketu, pro biologa představuje vajíčko jedinou mateřskou buňku, která po oplodnění samčím spermatem umožní vznik a růst nového jedince. Kdyby dinosauři byli savci, stáli bychome před nepřekonatelným problémem. Museli byschom nechat dinosauří embryo růst v děloze jiného podobného tvora, ale žádný takový dnes samozřejmě neexistuje (nemluvě o tom, že podobný růst v cizím organismu by nebyl vůbec myslitelný).

Dinosauři se však rozmnožovali pomocí vajíček, což situaci přece jen trochu usnadňuje. Problém je sice stále nebetyčný, ale už ne zhola nepřekonatelný. Aby vše fungovalo, jak má, nestačí jen vložit dinosauří DNA například do pštrosího vejce. Jiná vejce umí úplně jiné věci, ne uchovat v sobě embryo druhohorního dinosaura. Abychom mohli vypiplat malého dinosaurka, potřebujeme vejce, které už bude „nastaveno“ tak, aby dokázalo zrealizovat program zapsaný právě v dinosauří DNA. A o to se pokusíme v příštím dílu.

Článek je druhým dílem miniseriálu o potížích, které by dnes čekaly na ty, kdo by se chtěli pokusit oživit dinosaury stejným způsobem jako ve známém filmu Jurský park a stejnojmenné knize. První díl najdete zde. Oba texty byly převzaty z DinosaurusBlogu Vladimíry Sochy a byly redakčně upraveny. Původní text druhého dílu naleznete zde.

Autor:


Témata: Jurský park

Nejčtenější

Být první nestačí. Spermie musí projít záhadným „pracovním pohovorem“

Vajíčko si podle některých vědců aktivně vybírá, kterou spermii vpustí k...

Spermie vyrážejí k vajíčku a ta nejrychlejší spermie vajíčko oplodní. Přibližně tak si většina lidí představuje...

Otázka dne: Jak může dítě v děloze přežít týdny hlavou dolů?

Dítě vydrží v děloze několik týdnů hlavou dolů. Vy to ovšem doma nezkoušejte,...

Jak může dítě v děloze přežít týdny hlavou dolů, tedy v poloze, která u dospělého vede spolehlivě ke smrti? To je téma...



Měla to být revoluce v létání. Před 50 lety poprvé vyjel Concorde z hangáru

První premiéra Concorde na veřejnosti v Toulouse.

Letiště Toulouse-Blagnac, pondělí 11.prosince 1967. Veřejnost má poprvé možnost na vlastní oči spatřit Concorde, první...

Poslední tři dny: hlasujte a vyhrajte špičkový smartphone

Mobil roku

Hlasujte v jubilejním 20. ročníku ankety Mobil roku. Vyberte nejlepší letošní smartphone a vyhrajte jednu z...

Čínská letadlová loď bude asi mít elektromagnetický katapult na letadla

Vizualizace nové čínské letadlové lodě Type 002

Nová třída letadlových lodí čínského námořnictva Type 002 bude pravděpodobně vybavena elektromagnetickým katapultem pro...



Další z rubriky

Proč zrovna tam? Stačilo málo a dinosauři unikli záhubě

Gravitační mapa oblasti kráteru Chicxulub u mexických břehů. Kráter tvoří...

Vymírání dinosaurů a následný nástup savců před 66 miliony let vůbec nemusely nastat, kdyby tehdy osudná planetka...

VÝZKUM: Kdo zemře a kdo bude žít? Pomozte naprogramovat samořídící auto

Chodci na silnici (ilustrační foto)

Auta bez řidiče budou muset nejen rozpoznávat dopravní situace nebo znát předpisy, ale v krajních případech také...

Otázka dne: Jak může dítě v děloze přežít týdny hlavou dolů?

Dítě vydrží v děloze několik týdnů hlavou dolů. Vy to ovšem doma nezkoušejte,...

Jak může dítě v děloze přežít týdny hlavou dolů, tedy v poloze, která u dospělého vede spolehlivě ke smrti? To je téma...

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!



Najdete na iDNES.cz