Satriecošs plāns – dinozaurs vistas olā.

image001Ideja ir ģeniāla, lai gan sākumā varētu šķist pilnīgi traka. Slavenais dinozauru pētnieks Džeks Horners grib pavērst evolūciju atpakaļgaitā. Izmantojot modernas gēnu tehnoloģijas, viņš grasās atmodināt visparastāko vistu gēnos pagātnes dinozauru īpatnības un radīt dzīvu vistazauru.

Laiku pa laikam mūsdienu dzīvniekos atspoguļojas evolūcijas gaita. Piemēram, ar noteiktām ģenētiskām mutācijām apveltītām vistām knābī attīstās zobiem līdzīgi veidojumi. Šīs vistas gan nav dzīvotspējīgas, tomēr zobi atgādina, ka tās nāk no kopīga evolūcijas koka atzara ar dinozauriem. Tagad jau ir noskaidrots, ka vistu genomā joprojām ir saglabājušies daudzi dinozauru gēni.

 

 

Izcilais paleontologs Džeks Horners no Montānas štata universitātes pirmais atrada un izpētīja dinozauru embrijus. Zinātnieks izvirzīja hipotēzi, ka dinozauri bijuši siltasiņu dzīvnieki, turklāt pierādīja, ka tie bijuši putnu priekšteči. Viņš bija arī filmas „Juras laikmeta parks” zinātniskais konsultants. Tagad Horners vada zinātnieku grupu, kas meklē atpakaļceļu evolūcijā un mēģina noteikt vistas genoma daļas ar sekvencēm jeb gēniem, kuri bijuši aktīvi pirms desmitiem miljonu gadu – ilgu laiku, pirms no dinozauriem bija attīstījušies putni. Taču Džeks Horners grib iet vēl soli tālāk. Viņš iecerējis no jauna aktivizēt gēnus, kuri snauduši kopš dinozauru laikiem, un dot dzīvību jauna veida dzīvniekiem, kas būs līdzīgi putniem un dinozauriem.

Izdzēsīs evolūcijas pēdas

Horners un viņa vadītā zinātnieku grupa apgūs nepazīstamu teritoriju. „Mums nav zinātnisku rakstu, kuros meklēt informāciju, jo nevienam iepriekš vēl nav izdevies sasniegt šādu mērķi,” viņš stāsta. Patiesībā Hornera ideja ir ārkārtīgi vienkārša. Viņš grib dzēst daļu no pēdējo 70 miljonu gadu laikā notikušā putnu evolūcijas procesa un tādējādi radīt primitīvu vistozauru. Strādājot laboratorijā, zinātnieki pa vienai aktivizēs pazīmes, kas jau ilgi klusējušas parastās vistās. Tādējādi viņiem varbūt izdosies radīt rāpuļiem līdzīgu būtni, kas atgādinātu seno dinozauru.

 

Vistu gēni glabā sešas dinozauru pazīmes

  1. 1. Spalvas un āda

Raupjo ādu uz putnu kājām un to pirkstiem jau dabiski klāj ragveida zvīņas. Tagad zinātniekiem jāizdomā, kā apturēt spalvu augšanu uz pārējā ķermeņa, lai iecerētais vistozaurs iegūtu rāpuļiem līdzīgu izskatu. Tā kā vistu apspalvojuma biezums atšķiras, zinātnieki varētu izaudzēt arī putnu bez spalvām – tikai ar ragvielu klātu ādu.

  1. 2. Knābis

Vistai parasti ir īss un ass knābis, savukārt pagātnes dinozauriem bija purns. Tagad Hārvarda universitātes zinātnieki vistai ir mainījuši dažus gēnus, lai izaugtu aligatoram līdzīgs purns, nevis putna knābis.

  1. 3. Zobi

Pirms 60 – 80 miljoniem gadu putniem bija zobi, un arī mūsdienās vistu embrijiem ļoti retos gadījumos tie attīstās. Šīs ģenētiskās pagātnes atliekas atvieglo vistozaura radīšanu. Joprojām gan trūkst gēnu, kas padarītu zobus izturīgus un lietojamus, taču šādus gēnus varētu iegūt no citiem dzīvniekiem.

  1. 4. Aste

Divkājainajiem dinozauriem bija gara, spēcīga aste, ko palīdzēja noturēt līdzsvaru. Savukārt vistai ir pavisam īsa aste, pie kuras piestiprinātas spalvas. Zinātnieki patlaban strādā ar diviem gēniem, kas neļauj astei izaugt garai. Ja viņiem izdosies padarīt šos gēnus neaktīvus, aste kļūs gara un spēcīga.

  1. 5. Augšstilbu kauli

Dinozauriem bija spēcīgāki augšstilbu kauli nekā putniem. Mūsdienās visspēcīgākie augšstilbu kauli un visstāvākā gaita ir Āzijas cīņas gaiļiem. Tāpēc tos izmantos par pamata modeli vistozaura radīšanai.

  1. 6. Priekškājas un nagi

Vistas kaulu struktūra zem spārniem ļoti līdzinās tai, kāda redzama atrastajās dinozauru fosilijās. Vistas trīs „pirksti” ir īsi un daļēji saauguši kopā, veidojot spārnu, savukārt dinozaurs pirkstus izmantoja satveršanai. Zinātnieki grib apturēt kaulu saaugšanu jau olā, lai vistozauram veidotos priekškājas, nevis spārni.

 

Šā uzdevums veikšanai pētnieku rīcībā ir arī citas, daudz tradicionālākas metodes, piemēram, selekcija. Tomēr savam darbam viņi izvēlējušies nevis strausus, bet vistas – galvenokārt tāpēc, ka tām ātri nomainās paaudzes un ir iespējams veikt selekciju nepieciešamajā virzienā.

Lai gan pagātnes dinozauriem un mūsdienu vistām senā pagātnē ir kopīgs ciltstēvs un izcelsmes ziņā putnus pat varētu dēvēt par dinozauriem, laika gaitā ir radušās lielas atšķirības. Tāpēc zinātnieki ir noteikuši pazīmes, ar kādām jābūt apveltītam vistozauram, lai to varētu atzīt par pietiekami līdzīgu dinozauram.

Pa vienam izslēdz vistu gēnus

Vispirms nepieciešams kaut ko darīt ar vistas nelielo asti, kas sastāv no aptuveni desmit daļēji saaugušiem un uz augšu izliektiem skriemeļiem. Agrīnā embrija attīstības stadijā aste ir garāka nekā izšķilšanās brīdī. Tāpēc ģenētiķi tagad meklē gēnu, kas aptur astes augšanas procesu. Darbs norisinās lēni, jo lai gūtu pārliecību par konkrēto gēnu, kurš rada atšķirību, vienā embrijā drīkst izslēgt ne vairāk kā vienu gēnu. Katram eksperimentam izmanto vienu vistas olu.

Līdzīgs pārbaudījums gaida arī priekškājas. Daudziem dinozauriem uz katras priekškājas bija divi vai trīs pirksti ar gariem, asiem nagiem. Arī mūsdienu vistai spārnos ir saglabājušās priekškāju atliekas, taču šie trīs pirksti ir ļoti sīciņi un saauguši kopā. Zinātniekiem tagad jāatrod gēns, kas liek pirkstiem mainīt formu un saaugt kopā. Pēcāk šis gēns jāpadara neaktīvs, lai priekšējās ekstremitātes būtu pēc iespējas līdzīgākas dinozauru ekstremitātēm pirms 150 miljoniem gadu, kad tie sāka attīstīties par putniem mūsdienu izpratnē.

Gēnu atkārtota aktivizēšana ir viens no svarīgākajiem procesiem vistozaura izveidē. Ļoti svarīgi ir ļaut izpausties pazīmēm, ko apspiež jaunāki gēni. Tāpēc zinātnieki izmanto dažādus ķīmiskos savienojumus, kas nepieciešamo gēnu spēj padarīt neaktīvu, lai tā vietā varētu darboties kāds vecāks gēns.

Proteīni baro dinozauru gēnus

Turpretī, ja zinātnieki vēlas veicināt kāda gēna darbību vai ļaut darboties parastos apstākļos izslēgtam gēnam, to var izdarīt, palielinot organismā proteīnu daudzumu, par kuru izstrādi šis gēns ir atbildīgs.

Vieni no lielākajiem šķēršļiem ceļā uz dzīvotspējīgu vistozauru saistīti ar knābi un zobiem. Vistas cieto kreatīna knābi nepieciešams mainīt pret nedaudz mīkstāku purnu, kura žokļos būtu dinozauriem raksturīgo zobu rindas. Šajā ziņā nozīmīgs varētu izrādīties Hārvarda medicīnas skolas zinātnieka Metjū Herisa atklājums 2002.gadā. īpašam vistas mutantam, ko zinātnieki dēvē par talpid2, žoklī aiz knābja atrada rindu mazu, ļoti asu, zobiem līdzīgu izaugumu. Neilgi p1ēc tam Heriss un viņa kolēģi noskaidroja, ka veicinot vistu organismā proteīna beta-katenīna izstrādi, ir iespējams stimulēt mazu zobiņu izveidošanos parastām vistām.

Tomēr zinātniekiem vēl vajadzēs padarīt zobus izturīgākus un knābja vietā iegūt purnu. Iespējams, šajā gadījumā būs jāizmanto gēnu transplantācija, jo vistas genomā nemaz nav funkcionālo gēnu, kas varētu izveidot nepieciešamos žokļa kaulus un zobu emalju.

Jāpiebilst, ka vienam zinātniekam jau ir izdevies mainīt vistas embriju tā, lai knābja vietā attīstītos purns. 2011.gada sākumā Arhats Abžanovs no Hārvarda universitātes pārveidoja vistas embrija DNS, pa mazu caurumiņu olas čaumalā iešļircinot kādu medikamentu. Pēc 14 dienām viņš ieguva embriju, kam, līdzīgi kā aligatoram, bija izveidojies neliels purns. Šis purns bija atavisms, kas mantots no krīta periodā dzīvojošā putnam līdzīgā dinozaura – maniraptora.

image003Vistozauram būs vajadzīga arī raupja, ar ragvielu bagāta āda kā dinozauram, nevis biezs spalvu ietērps kā putnam. Uz vistas pēdām un nedaudz arī uz kājām jau tagad aug šāda āda, turklāt dažām vistām tā nosedz gandrīz visas kājas. Āzijā jau izsenis tiek selekcionēti putni ar stāvāku gaitu un krietni spēcīgākiem augšstilbu kauliem, un daļu no tiem izraugās par cīņas gaiļiem. Tātad selekcijas darbs jau ir paveikts, un zinātnieki var ietaupīt daudz laika un resursu, par sākotnējo modeli vistozaura konstruēšanā ņemot Āzijas cīņas gaili.

Jaunas iespējas paleontologiem

Iespējams, zinātniekiem tā arī nekad neizdosies no jauna radīt kādu no lielajiem pagātnes dinozauriem, piemēram, Tyranosaurus rex, tomēr mēģinājums radīt dinozauru no vistas var sniegt nenovērtējamas zināšanas par dinozauru dzīvi pirms daudziem miljoniem gadu. Horners uzskata, ka pienācis laiks jaunām metodēm, jo paleontologi no fosiliju izpētes drīz būs ieguvuši visus iespējamos datus. Viņš spriež: ja pētnieki vēlēsies uzzināt, kā dinozauri patiesībā dzīvojuši, viņi būs spiesti izmantot jaunas metodes pagātnes ainas uzzīmēšanai.

Lai jaunās metodes ieviestu dzīvē, nepieciešama ciešāka saikne starp vairākām nozarēm, un tas varētu izraisīt dažu paleontologu pretestību. Tomēr lielākā daļa zinātnieku ir pozitīvi noskaņoti. Vairāki ģenētiķi un evolūcijas biologi jau ir pievienojušies pūliņiem radīt vistozauru. Tēlaini izsakoties, zinātnieki patlaban vairs nemeklē dinozauru fosilijas tikai putekļainās izrakumu vietās. Viņi ar Džeku Horneru priekšgalā ir devušies uz laboratorijām un sākuši ekspedīciju dinozauru radinieku genomā.

Ievērojamais seno rāpuļu pētnieks neuzdrošinās minēt, cil ilgs laiks būs nepieciešams modernā dinozaura radīšanai, taču viņš tic savas komandas plānam un metodēm. ‘Mēs varam to izdarīt.”

 

image004Seni gēni izaudzē embrijam asti

Ļoti retos gadījumos bērni piedzimst ar īsu astīti. Šadus un līdzīgus veidojumus sauc par atavismiem, tā apzīmējot senu priekšteču īpatnības mūsdienu cilvēkos un dzīvniekos. Vārds „atavisms” ir cēlies no latīņu vārda „atavus”, kas nozīmē – ciltstēvs, pirmsencis.

Ne viss ģenētiskais materiāls, ko mantojuši mūsdienās sastopamie dzīvnieki, nepieciešams šābrīža attīstībai. Visi dzīvie organismi sevī glabā arī agrākas attīstības stadijas snaudošu gēnu veidā. Lielākoties pagātnes izpausmes ir labi paslēptas, bet laiku pa laikam kāds neaktīvs gēns atkal aktivizējas, un tad sen aizmirstā pazīme izpaužas kā uzskatāma liecība par pagātnē notikušo evolūciju.

Tādējādi bērns var piedzimt ar izteiktu apmatojumu vai astīti tāpēc, ka šūnās ir aktivizējušies senie gēni. Mūsu tālajiem priekštečiem šie gēni vienmēr nodrošināja astes veidošanos, taču mūsdienu cilvēkiem tā vairs nav. Tiesa, atavismus var novērst embrijiem, kad noteiktās attīstības stadijās senās iezīmes ir vairāk izteiktas nekā nobriedušiem organismiem. Taču, auglim attīstoties, par šīm pazīmēm atbildīgie gēni tiek aizvien vairāk apspiesti, un atavsimi izzūd.

Atavismi var kļūt par nozīmīgu palīglīdzekli, lai piepildītos zinātnieku sapnis par vistozaura izveidošanu. Ja ar ģenētisku manipulāciju starpniecību izdosies apturēt mehānismu, kas normālas embrija attīstības gaitā apspiež priekštečiem raksturīgas īpatnības, viņi varētu radīt vistu ar tās aizvēsturiskajam radiniekam dinozauram raksturīgajām pazīmēm.