W poszukiwaniu DNA prehistorycznych kręgowców

Nie na tym polegał plan. Do swojej pracy doktorskiej Dawid Surmik miał po prostu opisać kości gadów morskich sprzed około 250 mln lat. Powinien był określić, z jakiej części szkieletu pochodzą i do jakiego zwierzęcia należały za życia. To żmudna, niełatwa, lecz standardowa procedura w paleontologii. Ale młody badacz zdecydował, że pójdzie inną drogą. – Jedna z kości, którą dostałem do badania, wyglądała dość nietypowo – wyjaśnia. – Pochodziła ze zbiorów Muzeum Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego i miała brunatnoczerwoną jamę szpikową. Miałem przygotowane przekroje tej kości. Oglądając je pod mikroskopem, zauważyłem struktury przypominające naczynia krwionośne. W paleontologu wzbudziła się nadzieja, że w tych kościach można znaleźć coś jeszcze ciekawszego: oryginalne cząsteczki organiczne, być może białka sprzed 250 mln lat! A czegoś takiego jeszcze nie znano. Mimo ryzyka niestandardowe pomysły młodego badacza poparła opiekunka naukowa jego pracy doktorskiej, dr hab. Barbara Kremer z Instytutu Paleobiologii PAN w Warszawie. – Kopalne kości zwykle bada się pod kątem tego, jak wyglądają – wyjaśnia swoją decyzję. – Rzadko zagląda się do ich wnętrza. A warto to robić. Sygnał DNA Prawdę mówiąc, nie ma co się dziwić niechęci uczonych do szukania cząsteczek organicznych w skamieniałościach. Gdy zwierzę umiera, jego tkanki miękkie znikają w bardzo szybkim tempie. DNA, w którym zapisane są informacje genetyczne, rozpada się. Na pozostałości tkanek miękkich rzucają się tabuny padlinożerców – zarówno dużych, jak i mikroskopijnych. Tkanki gniją, zamieniając się w wodę i gazy. Wkrótce po zwierzęciu zostają jedynie twarde, zmineralizowane elementy: kości lub muszle. I to one mają szansę na przetrwanie milionów lat, by w końcu wpaść w ręce żądnych wiedzy o wymarłych organizmach badaczy. Z rzadka zdarza się, że ciało miękkie, nim się całkowicie rozpadnie, zostaje przykryte lub przesycone minerałami. Odwzorowują one wtedy kształt niektórych tkanek lub narządów. W pierwszej chwili może się więc wydawać, że przechowały się do naszych czasów, ale w rzeczywistości to już tylko twarda skała. Owszem, niesie ona sporo informacji o wyglądzie wymarłego zwierzęcia, lecz nie zawiera żadnych oryginalnych cząsteczek organicznych, takich jak np. białka czy DNA. Nie daje więc szans na dotknięcie miękkich ciał wymarłych organizmów, nie mówiąc o przywróceniu ich do życia. O ile oczywiście ten scenariusz spełnia się zawsze. Bo idea, że tak być nie musi, co rusz kusi gorące umysły badaczy. Nauka wymaga jednak nie tyle gorących umysłów, ile przede wszystkim twardych dowodów. Jako pierwszy dostarczył ich Roman Pawlicki, obecnie profesor histologii w Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. W latach 60. XX w., gdy dopiero zaczynał karierę specjalisty od tkanek, dostał do analiz próbki kości dinozaurów przywiezione z pustyni Gobi przez polskich paleontologów. Znalazł w nich skamieniałe naczynia krwionośne, komórki kostne i włókna jednego z najbardziej trwałych i powszechnych białek – kolagenu. To jeszcze nie były oryginalne cząsteczki organiczne, lecz ich skamieniałe fragmenty, ale prof. Pawlicki nie ustawał w poszukiwaniach. W latach 70. doniósł, że w kościach dinozaurów zidentyfikował cząsteczki tłuszczów oraz węglowodanów. A w 1995 r. ogłosił, że w komórkach kostnych tych prehistorycznych gadów natrafił na sygnał DNA! Niestety, praca nie zyskała uznania wśród autorytetów paleontologicznych. Choć w tym czasie już i tak gorące umysły uczonych rozgrzał jeszcze bardziej sukces wydanej w 1990 r. książki Michaela Crichtona „Park Jurajski” oraz zrealizowanego trzy lata później przez Stevena Spielberga filmu na jej podstawie. Opowieść o przywróceniu do życia dinozaurów – dzięki DNA przechowanemu wraz z krwią tych zwierząt w żołądku komara utrwalonego w żywicy – zafascynowała ludzi na całym świecie. Uwierzyli, że to naprawdę możliwe. Paleontolodzy też chcieli w to wierzyć. I sądzili, że znaleźli dowody. Nieczyste odkrycia W 1990 r. ukazała się praca, która donosiła o odkryciu DNA w liściach magnolii sprzed około 17 mln lat. Dwa lata później inni badacze ogłosili, że mają geny termita sprzed 30 mln lat. A potem ruszyła lawina. Uczeni znajdowali DNA w chrząszczach sprzed 120 mln lat, w liściach drzewa sprzed 35 mln lat, w szczepach pradawnych drożdży, a wreszcie i w kości dinozaura sprzed 80 mln lat. Prace na ten temat zamieściły najlepsze czasopisma naukowe świata: „Nature” i „Science”, które dbają o wysoki poziom publikacji. Z założenia odkrycia budziły więc zaufanie. Choć nie u wszystkich. Jednym z bardziej liczących się sceptyków był prof. Svante Pääbo – Szwed, który obecnie pracuje w Instytucie Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku. To on stał się pionierem badań nad kopalnym DNA. Pamiętał jednak dobrze, że jego wielkie sukcesy zaczęły się od wstydliwej porażki. W 1985 r. Pääbo ogłosił, że udało mu się wydobyć DNA z liczącej sobie 2,5 tys. lat egipskiej mumii. „Nature”, które opublikowało tę jego pracę, uhonorowało odkrycie ilustracją na okładce. Sprawa stała się więc bardzo głośna. Tymczasem – jak przyznał po latach Pääbo w książce „Neandertalczyk” – najprawdopodobniej nie było to DNA mumii, lecz zanieczyszczenie całkiem współczesnym ludzkim materiałem. W starych próbkach DNA jeśli jest, to w małych ilościach i w postaci niewielkich fragmentów. By je zbadać, należy je wielokrotnie powielić. I tu pojawia się problem. Bo w każdej próbce może się też przypadkowo znaleźć garstka dzisiejszych bakterii, kropla potu lub fragment naskórka badacza albo też odrobina jego kanapki. A wszędzie tam jest współczesne DNA. W trakcie prób powielania tego kopalnego powiela się dzisiejsze. Potem badacze, sądząc, że odkryli DNA sprzed milionów lat, w rzeczywistości opisują całkiem nowoczesne geny bakterii, człowieka (z potu lub naskórka) albo indyka (z wędliny drobiowej w kanapce). Prof. Pääbo, pomny własnego błędu, stał się na tym punkcie przeczulony. W jego laboratorium wręcz obsesyjnie przestrzegano zasad czystości. Dzięki temu udawało mu się opisywać prawdziwe kopalne DNA. Jednocześnie prof. Pääbo był coraz bardziej przekonany, że takie cząsteczki nie mogą przetrwać dłużej niż kilkaset tysięcy lat. Doniesienia o DNA sprzed milionów lat wydawały mu się niewiarygodne. Postanowił je sprawdzić. Wybrał się w miejsce, gdzie znaleziono DNA magnolii sprzed 17 mln lat. Pobrał nowe próbki i zabrał do laboratorium. I rzeczywiście, znalazł tam DNA. Tyle że nie starodawnej magnolii, ale całkiem współczesnych bakterii. Potem zespół prof. Pääbo przyjrzał się opisanej sekwencji DNA dinozaura sprzed 80 mln lat. Po szczegółowej analizie stało się jasne, że tu znów zaszła pomyłka. Cząsteczki pochodziły nie od wymarłych gadów, lecz od dzisiejszych ludzi. Klucz z żelaza Po takich porażkach badacze na długo zaprzestali poszukiwań DNA czy