A Jurassic Park Gerçeklik Kontrolü
Dönem Derin zamanlı paleogenomik Aklıma getirebilir Jurassic Parkdinozorların hayata döndüğü yer. Neyse ki, bu ufukta değil. Dinozorlar yaklaşık 65 milyon yıl önce soyu tükendi ve bir kemikten toparlanan en eski DNA yaklaşık bir milyon yaşında bir mamuta ait.
Son zamanlarda, korkunç kurtlar “geri getirme” için biyoteknoloji çabaları hakkındaki başlıklar, insanların hayal gücünü, merakını ve endişesini yakaladı. Ancak pop kültürü hype'ın ötesinde, soyu tükenmiş hayvanlardan eski DNA'yı incelemek gerçekten ne anlama geliyor? Ve neden bugün önem vermeliyiz?
Eski DNA'nın zorluğu
Zamanla ne kadar geri bakarsak, DNA'nın hayatta kalması daha az olasıdır. Koruma, diğer faktörlerin yanı sıra sıcaklık ve çevreye bağlıdır. Permafrost en iyisidir, doğal bir dondurucu gibi davranır. Mağaralar, istikrarlı iklimleriyle, daha sonra gelin. Hava ve rahatsızlık çürümeyi hızlandırdığı için açık hava alanları en zorludur.
Bu nedenle, bir yüksek lisans öğrencisi olan Arianna Weingarten, Almanya'da 300.000 yıllık açık hava alanı olan Schöningen'den kazılan at kemiklerinden örnekler talep ettiğinde beklentiler düşüktü. Neyse ki, amiri Profesör Nicholas J. Conard ve Schöningen kazı lideri Dr. Jordi Serangeli kolayca kabul etti. Schöningen, 20-25 kasaplı atların kalıntılarının yanında bulunan, şimdiye kadar bulunan en eski tam silahlar olan ahşap mızrakları için tarih öncesi arkeoloji alanında ünlüdür. Bu keşif, erken insanlar hakkındaki anlayışımızı yeniden şekillendirdi, her ikisi de geç Homo Heidelbergensis Ya da erken Neandertaller diğer yırtıcılardan atılmak yerine avları planlayabilir ve koordine edebilir.
Bir zamanlar bir Paleolake, Schöningen 20.000'den fazla büyük memeli kalıntısı verdi ve bu da onu Orta Avrupa buzullar arası faunal rekoru için önemli bir referans sitesi haline getirdi. Yine de, mükemmel korumasına rağmen, hiçbir antik DNA siteden başarıyla alınmamıştı.
Riskli bir yüksek lisans tezi
Arianna, Jena'daki Max Planck Enstitüsü'nde DNA'yı daha iyi koruduğu gösterilen kafatasının iç kulak bölgesi olan yoğun at petrous kemiklerini örnekledi. “Bakalım, denene kadar asla bilemezsiniz,” dedi laboratuvar teknisyeni Rita Radzeviciute, kömür siyah kemikleri üzerinde çalışırken onu eğiterek. Uzun bir sondaj gününden sonra, ağrılı bilekler ve çok az başarı umudu ile ayrıldılar.
.jpg)
Laboratuvara geri döndüğünde, kemik tozu, bu tür eski numunelerden beklenen kısa, bozulmuş DNA fragmanlarını yakalamak için tasarlanmış yöntemlerle işlendi. Diziler modern bir at genomuyla karşılaştırıldığında, Arianna sersemletildi: deney çalışmıştı. Eski DNA Schöningen'de hayatta kalmıştı. Bu bulgu, açık hava DNA koruması için bilinen yaş sınırını 60.000 yıl geri itti ve doktora için zemin oluşturdu.
Kasap dükkanından atılım
Arianna'nın yüksek lisans tezi projenin teknik olarak mümkün olduğunu gösterdi. Bir sonraki adım daha anlamlı evrimsel bilgileri kurtarmaktı. Süpervizör Profesörü Cosimo Poster tarafından yönlendirilen, DNA'nın küçük, kalıtsal bir kısmı olan ve bozulmuş örneklerden iyileşmesi daha kolay olan mitokondriyal genoma odaklandılar.
Eski örneklerin mitokondriyal bölgelerini “balık tutmak” için ilk adım, bir yakalama deneyi için yemler oluşturmaktı. Kısa süre sonra, bu yakalama denemesini gerçekleştirmek için modern at DNA'sına ihtiyaç duyacaklarını buldular, bu da Tübingen yakınlarındaki bir at kasabasına bir gezi ile sonuçlandı. Kırık Almanca'da garip bir değişimden sonra, bir parça at eti sağlamıştı. Laboratuarda DNA çıkarıldı, amplifiye edildi, kesildi ve yakalama deneyi için hazırlandı. Birkaç ay sonra, sonuçlar şunlar vardı: ekip Schöningen atlarının mitokondriyal genomlarına sahipti!
Başka bir riskli yüksek lisans tezi: daha iyi araçlar oluşturmak
Eski DNA kırılgan ve kimyasal hasarla doludur. Doğru genomların yeniden yapılandırılması yeni bir biyoinformatik yaklaşımı gerektiriyordu. İşte o zaman son döneminde bir biyoinformatik yüksek lisans öğrencisi Meret Häusler projeye katıldı. Eski DNA'da daha önce bir deneyim olmadan, ancak evrime olan bir araştırma ilgisi olmadan, kendisini hızla hasarlı verilerin zorluklarına daldırdı. Altı ay sonra, Birçok aksilikten sonra, saç pullama ve son olarak bazı atılımlar, Değerli bilgileri atmadan veya modern referanslara çok fazla güvenmeden genomları yeniden yapılandırmak için amiri Kay Nieselt ile birlikte yeni bir yöntem geliştirmişti.
Bu yöntem, bozulmamışlara daha fazla ağırlık verirken hasarlı bazlara zarar verir, Schöningen atları gibi düşük kapalı, bozulmuş örneklerden otantik dizileri geri kazanır. Bu, evrimsel hikayelerini daha iyi anlamak için gerekli olduğu ortaya çıktı.
Kayıp bir at soyunu ortaya çıkarmak
Ekip, yakın mitokondriyal genomları yeniden yapılandırarak, nihayet Schöningen atlarını daha geniş evrimsel tarihe yerleştirebilir. Eşek. Çoğu yayınlanmış antik at genomu, yaklaşık 50.000 yıl önce veya daha küçük bir tarihtir ve bu da araştırma odağını yansıtır. Schöningen'den sadece bir genom yayınlandı: Kuzey Amerika'nın Yukon topraklarında permafrostta ~ 670.000 yıllık bir at kemiği keşfedildi.
Bu çerçeveye yerleştirilen Schöningen genomları olağanüstü olduğunu kanıtladı. Tüm yaşayan atları içeren anne soy Clade A'nın tabanında otururlar (E. Caballus– E. FerusVe E. przewalskii). Bu, daha önce bilinmeyen, derinden ıraksak bir at evrimini ortaya çıkardı.
Klavlak A'nın tabanına yerleştirilmiş Schöningen atlarını gösteren at mitokondriyal DNA ağacı, klapeler Avrasya ve Kuzey Amerika arasında fyloografik olarak yapılandırılmıştır ve uygun iklim dönemlerinde Bering kara köprüsü boyunca göçler meydana gelir. İskelet atları soyu tükenmiş klapeleri temsil ederken, kahverengi at bugün hayatta kalan tek mitokondriyal klonu temsil eder (grafik: Arianna Weingarten).
Moleküler tarihleme, Schöningen soyunun yaklaşık 570.000 yıl önce diğer atlardan bölündüğünü, A Clade içindeki çeşitliliği önceden belirlediğini ve Schöningen ve modern atların ortak bir atasına işaret ettiğini gösterdi. Genomların kendileri ~ 360.000 yıl önce, Schöningen mızrak ufkunun eski arkeolojik kronolojisi ile hizalandı.
Bu keşif, açık hava sahalarında DNA koruma sınırlarını genişletir ve Orta Pleistosen'deki at evrimi anlayışımızı derinleştirir. Ayrıca yeni bir biyoinformatik araç sağlar ve arkeoloji, biyoinformatik ve paleogenetik arasındaki gelecekteki işbirliklerinin yolunu açar. Geçmiş, dinozorları geri getirmeden bile keşfedilecek birçok bilinmeyen dünyaya sahiptir!
Daha fazla bilgi edinmek için açık erişim belgemizi okuyun “Schöningen'in açık hava bölgesi kompleksinden orta pleistosen atların mitokondriyal genomları“yayınlandı Doğa Ekolojisi ve Evrimi 1 Ekim 2025'te.
Cosimo Poster, Guido Gnecchi-Ruscone ve Ivo Verheijen'e bu blog yazısındaki yorumları ve bu çalışma boyunca destekleri için diğer tüm ortak yazarlara teşekkürler.
Bir yanıt yazın