Článok v pdf

Možno ste už videli film Stevena Spielberga Jurský park. V tomto filme sa vedcom podaril malý zázrak – z krvi komárov, pred miliónmi rokov zaliatych v živici stromov – v jantári – izolovali DNA dinosaurov a oživili tieto dávno vyhynuté živočíchy. Myšlienka klonovania vyhynutých organizmov je skutočná a vôbec nie je od reality taká vzdialená, ako sa na prvý pohľad môže zdať.

V mnohých archeologických a paleontologických nálezoch, skamenelinách, archívnych zbierkach, múmiách zachovaných v rašeliniskách alebo v ľadovcoch sa stále nachádzajú neporušené úseky starobylej DNA, označovanej ako ancient DNA (aDNA). Jej izoláciou, skúmaním a možnosťami ďalšieho využitia sa zaoberá nová vedná disciplína nazývaná paleogenetika alebo aj biomolekulárna archeológia.

História aDNA

Počiatky práce s aDNA siahajú do 80-tych rokov 20. storočia. Prvé štúdie využívali na zvýšenie počtu krátkych sekvencií získaných z koží zvierat a ľudských múmií vkladanie izolovaných úsekov aDNA do baktérií, ktoré pri svojom rozmnožovaní množili i vloženú aDNA. Žiaľ, väčšina genetického materiálu, ktorý sa zachoval v starovekých vzorkách, bol často mikrobiálneho alebo hubového pôvodu a pôvodná DNA sa zachovala len v nízkych koncentráciách v podobe krátkych fragmentov.

Prelom v štúdiu starobylej DNA nastal až v roku 1983, kedy Kary Mullis objavil metódu polymerázovej reťazovej reakcie (PCR). Táto metóda umožňuje použitím špeciálnych biochemických postupov až neuveriteľne znásobiť množstvo izolovanej DNA. Pri tejto metóde stačí na získanie ľubovoľného množstva DNA jediná pôvodná zachovalá molekula.

Práca s aDNA

Nájsť nepoškodenú starobylú DNA nie je vôbec jednoduché, často sa do vzoriek dostane cudzorodá, kontaminujúca DNA. Kontaminácia vzoriek je jedným z najzávažnejších problémov pri práci so starobylou DNA. Mnoho vzoriek odobratých z tiel múmií je úplne bezcenných, pretože ich už kontaminovali ich objavitelia svojou DNA, alebo tým, že otvorením hrobky či vyprostením z ľadu umožnili prístup mikroorganizmom alebo všadeprítomnému peľu. V roku 1994, keď bol Jurský park stále ešte čerstvým hitom, prišli vedci s fascinujúcim vyhlásením: Podarilo sa im izolovať DNA z dinosaura starého vyše 80 miliónov rokov! No nadšenie sa ukázalo ako predčasné. Opätovné štúdie ukázali, že DNA, ktorú izolovali, vôbec nebola dinosaurieho pôvodu (nepodobala sa DNA plazov ani vtákov), ale pôvodu ľudského – najpravdepodobnejšie išlo o DNA priamo spomínaných vedcov. Nešťastní vedci si vyslúžili len posmech – vraj až priveľa pozerali Jurský park.

Nie všetky časti tela sú na odobratie vzorky rovnako vhodné. Je takmer nemožné izolovať pôvodnú aDNA z kostí a zubov. Predpokladá sa, že práve poróznosť kostí a dentínu zapríčiňuje ľahký vstup DNA z potu, čiastočiek pokožky a vydychovaných buniek do archeologických vzoriek. Pri práci s takýmito vzorkami musia výskumníci nosiť rukavice a rúšky. Zaujímavé je, že vlasy sú naopak dôveryhodným zdrojom aDNA, pretože sú menej citlivé na kontamináciu. Zabrániť laboratórnej kontaminácii je zložité aj v sterilných podmienkach. Z tohto dôvodu musia byt špeciálne laboratóriá pracujúce so starobylou DNA izolované od ostatných.

Pri práci s degradovanou aDNA sa vo veľkej miere využívajú najmä genómy chloroplastov a mitochondrií, bunkových organel, ktoré majú vlastnú DNA odlišnú od jadrovej. Je to najmä z toho dôvodu, že vysoký počet ich kópií v bunke zvyšuje pravdepodobnosť zachovania použiteľnej DNA. Chloroplastová DNA pri výskume rastlinnej aDNA navyše znižuje riziko kontaminácie vzoriek prostredníctvom DNA živočíšneho alebo mikrobiálneho pôvodu.

Získať DNA nie je možné len z tiel rastlín alebo živočíchov. Zaujímavou (aj keď možno nie úplne príjemnou) možnosťou je získanie rastlinnej DNA z nestrávených zvyškov, teda z exkrementov alebo z obsahu čriev a žalúdka dávno žijúcich živočíchov. Nájsť skamenenú rastlinu môže byť ťažké, ak však už nájdete skameneného živočícha, pravdepodobne nezahynul hladný. Aj v pozostatkoch múmií vieme nájsť zvyšky potravy, a tak zistiť, aký jedálny lístok mali naši prarodičia.

Využitie aDNA

Súčasné výskumy na poli aDNA sa zaoberajú najmä štúdiom evolúcie jednotlivých druhov organizmov, príbuznosťou vyhynutých a zachovalých živočíchov, ako aj rekonštrukciou počiatkov poľnohospodárstva. Veľmi atraktívnou problematikou je aj výskum evolučnej histórie človeka, najmä porovnávanie sekvencií DNA človeka neandertálskeho s moderným človekom. Na základe analýzy a porovnania mitochondriálnej DNA zástupcov týchto dvoch druhov je veľmi pravdepodobné, že aj napriek opačným predpokladom sa neandertálci krížili s ľuďmi dnešného typu. Ďalším z trendov je výskum evolúcie starovekých patogénov, čo umožňuje súčasnej medicíne predpokladať rýchlosť a formy mutácií dnešných vírusov a patogénnych bak teriálnych kmeňov.

Zaujímavé zistenia

Hoci sa nám ešte nepodarilo vyklonovať vyhynuté zviera alebo egyptského faraóna, pomocou aDNA sa zistilo už viacero zaujímavých faktov.

Hviezdne dieťa: V bani v Mexiku sa v roku 1930 našla záhadná lebka. Bola omnoho väčšia ako ľudská a jej tvar bol neobyčajný. Mnoho ľudí verilo, že ide o lebku ufóna, a považovali ju za dôkaz existencie mimozemského života. V roku 2003 však genetici vyvrátili tieto domnienky. Vzorky DNA potvrdili, že lebka je jednoznačne ľudského pôvodu, patrí chlapcovi, ktorého matka bola americká indiánka. Deformácia lebky bola pravdepodobne spôsobená mutáciami.

Cheddarský muž: Pred 9 000 rokmi zahynul pri love 23-ročný muž. Uložili ho do jaskyne v juhozápadnom Anglicku, kde sa jeho pozostatky nadlho zachovali. Nedávne štúdie porovnávajúce mitochondriálnu DNA Cheddarského muža a niektorých súčasných obyvateľov okolitých oblastí ukázali, že jeho priamy potomok, momentálne učiteľ histórie, žije len pár kilometrov od tejto jaskyne. O svojej príbuznosti so známym Cheddarským mužom nemal ani tušenia. Kto z nás pozná svojho predka, žijúceho pred 9 000 rokmi?!

Ötzi: V roku 1991 objavili dvaja nemeckí turisti v Alpách na severe Talianska telo muža z doby medenej staré približne 5 200 rokov. Telo bolo v ľadovci dobre zachované. Muža nazvali „Ötzi, ľadový muž“. Mal pri sebe šípy, nôž aj iné náradie. Mnoho vedcov sa pokúšalo o rekonštrukciu jeho posledných momentov. Išlo o rituálnu obeť, alebo zahynul v dôsledku vyčerpania? Štúdie aDNA prítomné na jeho zbraniach a odeve naznačujú, že v jeho blízkosti sa pohybovali ešte minimálne štyria muži. Krv dvoch sa našla na Ötziho šípe, krv tretieho na jeho odeve. Išlo teda o pradávnu bitku?

Realita Jurského parku

Hoci myšlienka izolácie DNA z pradávnych vzoriek, a teda i z krvi nacicaného komára, je úplne reálna a v súčasnosti sa využíva, a klonovať už tiež predsa vieme, naše súčasné schopnosti nám vytvoriť Jurský park neumožňujú. Maximálna časová hranica, z ktorej momentálne vieme DNA izolovať a použiť, je len jeden milión rokov. Staršie vzorky DNA sú už príliš poškodené, nachádzame z nich len krátke, nepoužiteľné úseky. No mnoho vedcov dáva nádej práve DNA hmyzu, ktorý sa zachoval zaliaty v jantári. Takže možno raz nebude Jurský park len filmom z oblasti science-fiction, ale vizionárskym filmom, podobne ako mnohé diela Julesa Verna.

Barbora Trubenová