Как сделать днк динозавра
Воссоздание динозавров
Главный двигатель популярности в фильме «Парк Юрского периода» зависит от того, насколько реально выглядели динозавры. Созданные для того, чтобы выглядеть безупречно на 35 мм (более высокое качество, чем любая цифровая камера на сегодняшний день), динозавры сохраняют свое великолепие и реалистичность даже на современных HD системах и цифровых экранах.
Однако, что действительно вызвало настоящую научную дискуссию о парке Юрского периода, было объяснение, почему в фильме сосуществуют люди и динозавры. Во всех медиа Юрского периода динозавры воссозданы учеными InGen. Динозавров клонируют с использованием палео-ДНК из костей или из внутренностей москитов в янтаре.
Содержание
План [ править | править код ]
Протокол объясняется ниже более подробно.
В фильме протокол клонирования динозавров кратко объясняется в Сцене с мистером ДНК. Эта концепция более подробно объясняется в романе.
Для клонирования динозавров необходим полный набор ДНК динозавров. Эта ДНК может быть создана, если генетический код известен. Существует два источника ДНК динозавров.
Белки могут быть извлечены из окаменелостей динозавров. Из кода белка можно вывести соответствующий код ДНК. Большая часть белка, кодирующего ДНК (гены) может быть обнаружена таким образом.
Однако большая часть ДНК существ состоит не только из генов. У птиц гены покрывают только приблизительно 4% генома. Поэтому необходим другой источник.
Ученые извлекли ДНК из клеток крови у доисторических комаров. Эти москиты были замурованы в янтаре. Поэтому и насекомое, и кровь были полностью сохранены. Поскольку ДНК настолько старая, ее нужно ремонтировать. Иногда для завершения кода необходимо добавить даже ДНК от других видов животных.
Полный набор ДНК добавляется к яйцеклетке эму или страуса. В 1 из 1000 испытаний эта яйцеклетка превратится в клона динозавра.
Академический ответ [ править | править код ]
Был большой отклик от академического мира Парку Юрского периода. Большинство ученых заявили, что невозможно клонировать динозавров; по крайней мере, с современными технологиями.
NOVA посвятил целый эпизод «Реальный Парк Юрского периода» для обсуждения протокола парка Юрского периода.
В 1997 году ученые ДеСалле и Линдли записали книгу «Как собрать динозавра». В этой книге наиболее подробно объясняется каждый шаг в протоколе. Они заключают, что этот проект был бы очень дорогим и сложным; но не невозможным.
В 2008 году Грацье (PhD) и другие ученые опубликовали книгу «Наука Майкла Крайтона». В этой книге каждая глава обсуждает науку в романе Майкла Крайтона. На странице 69-84 глава «Мы до сих пор не можем клонировать динозавров», обсуждается наука романов «Парк юрского периода» и «Затерянный мир».
В 2010 году Джек Хорнер опубликовал книгу «Как собрать динозавра: новая наука об обратной эволюции», в которой он объясняет свой проект по созданию динозавров. Хорнер неоднократно упоминает протокол в Парке Юрского периода в своей книге. Он заключает, что невозможно создать динозавров в стиле Парка Юрского периода. Поэтому он предлагает альтернативу. Хорнер объясняет, что обычный цыпленок является потомком хищников. Поэтому, если вы измените их экспрессию генов, они восстановят свои более старые характеристики. Хорнер хочет создать Чикензавра: курицу с хвостом, руками с когтями и мясистым ртом с зубами.
Помимо публикаций, есть много блогов на личных или академических веб-сайтах, которые спорят о возможности этого сценария или против него.
Как собрать динозавра [ править | править код ]
Протокол клонирования динозавров, как он появляется в оригинальных романах и фильмах, содержит пару шагов. Отправной точкой является поиск носителя, который может содержать ДНК динозавров. ДНК должна быть секвенирована, завершена, реплицирована и вставлена обратно в яйцеклетку, которая может читать ДНК динозавра. Зародыш должен превратиться в живого динозавра.
Также рассматриваются дополнительные шаги, которые были предложены учеными.
ДНК [ править | править код ]
Строительные блоки Жизни [ править | править код ]
Для создания динозавров вам нужно планирование (вроде чертежа) животных. Из многих скелетов, которые были обнаружены, мы можем иметь разумную картину того, как выглядели животные; но этого недостаточно, чтобы перестроить животных. Нам нужно знать генетический код ДНК динозавров, чтобы вырастить их.
В историях Парка Юрского периода есть несколько источников генетической информации динозавров.
Кости [ править | править код ]
Кровяные клетки ти-рекса.
Почти все наши знания о динозаврах основаны на их ископаемых костях. Палеонтологи долго предполагали, что все органическое содержание костей было заменено минералами во время окаменения.
Однако даже сейчас кости динозавров могут содержать мягкие ткани и белки. Команда Джона Хорнера была первой, кто обнаружил и перечислил белки из кости тираннозавра. После этого обнаружение мягких тканей было обнаружено в других ископаемых. Код белка может дать представление о том, как выглядел код ДНК.
В романах Джон Хэммонд основал лабораторию под названием «Медицинские биологические услуги» в Солт-Лейк, чтобы извлечь белки из костей динозавров.
В Jurassic Park: Operation Genesis ДНК может быть извлечена из ископаемых костей. Несколько ученых действительно заявили, что извлечение ДНК из костей динозавров возможно. Однако большинство ученых полагают, что ДНК не может находиться целых 65 миллионов лет в костях. Обнаруженная ДНК может быть загрязением от земли, в которой лежат останки.
Лед [ править | править код ]
Лед и вечная мерзлота являются лучшими средами для сохранения ДНК. Доисторическая ДНК мамонтов и людей сохранилась во льду. В Jurassic Park: Builder ДНК доисторических морских существ можно найти в замороженных пиявчатых паразитах. Хотя в мезозойскую эру существовали ледяные слои, весь этот лед был потерян для океанов. Старейшим известным ледяным покровам всего 8 миллионов лет. Поэтому маловероятно, что мезозойская ДНК может быть извлечена из льда.
Янтарь [ править | править код ]
Большинство динозавров были слишком большими, чтобы застрять в древесной смоле. Джон Хэммонд рассуждал, что кровь динозавра может оказаться в янтаре через паразитов.
В доисторическую эпоху были комары и другие паразиты, которые питались кровью динозавров. Кровь содержит красные и белые клетки крови, содержащие ДНК.
Если насекомое попало на дерево сразу после кусания динозавра, оно могло застрять в смоле. Смола превратится в твердый янтарь, который мумифицирует и сохраняет насекомое через миллионы лет, а также клетки крови.
Поскольку янтарь мог содержать ДНК, Джон Хэммонд закупился янтарём по всему миру. InGen и Фонд Хэммонда создали крупнейшее в мире запасы янтаря к 1989 году.
Вопрос ожесточенных научных дискуссий о том, может ли ДНК выжить в янтаре более 65 миллионов лет. Некоторые ученые извлекли ДНК из доисторических насекомых, но они встретили общий скептицизм со стороны своих сверстников.
Извлечение [ править | править код ]
ДНК динозавров находится внутри клеток крови во внутренностях насекомых. Янтарь должен быть открыт для извлечения этих клеток. Клетки должны быть разбиты, чтобы выловить ДНК из них.
Заполнение кода [ править | править код ]
Умножение ДНК [ править | править код ]
Когда ДНК динозавров из любого источника извлекается, необходимо предпринять несколько шагов для исследования и завершения генетического кода.
Количество ДНК из костей, льда и янтаря, вероятно, мало для исследования. Количество ДНК необходимо умножить для правильной последовательности. Ученые обычно используют цепную реакцию полимеразы для этого.
Секвенирование [ править | править код ]
Когда было сделано большое количество ДНК динозавра, ДНК можно секвенировать. Будет обнаружен порядок субъединиц ДНК (A, T, Ц, Г).
ДНК из янтаря, вероятно, разбита небольшими кусками. Следующим шагом был бы собриранием фрагментов ДНК. Теперь, когда код известен, компьютеры могут идентифицировать перекрывающиеся области в кусках. Таким образом, крошечные фрагменты кода могут быть собраны повторно.
Заполнение пробелов [ править | править код ]
Код ДНК (от одного и того же вида динозавров) от костей, льда и янтаря можно объединить в один набор. Однако очень вероятно, что большие части ДНК динозавров все еще отсутствуют. Большие части ДНК, вероятно, потеряны, потому что они слишком стары.
Поэтому главный генетик Хэммонда Генри Ву использовал ДНК других существ, чтобы заполнить пробелы. Самым очевидным выбором было бы использовать ДНК ближайших родственников динозавров, а именно крокодилов и птиц (все три принадлежат к архозаврам). В романах Ву действительно использовал ДНК от птиц, млекопитающих, рептилий и амфибий. В фильме же упоминается только ДНК лягушки, хотя позже в Мире Юрского периода использовались ДНК птиц и, по большей части, рептилий.
Новые хромососы [ править | править код ]
Синтез ДНК [ править | править код ]
После предыдущих шагов создается цифровая версия генома динозавров. Теперь ученые должны синтезировать этот код. В настоящее время ДНК может быть создана только с использованием процесса синтеза олигонуклеотидов. Создание целых хромосом (длинных миллионов нуклеотидов) невозможно на данный момент. Однако это может быть возможно в будущем.
Когда гены динозавров определяются из ДНК из костей, янтаря, неизвестно, действительно ли эти последовательности являются функциональными. В последовательности много источников ошибок. Одна ошибка в последовательности может сделать ген нефункциональным. Однако обычная практика тестирования гена заключается в том, чтобы вставить его в группу клеток (трансфекция). Когда ген успешно встроен в геном клеток, функциональность гена может быть протестирована. Доктор Чанг и его команда успешно использовали этот метод для проверки гена триасового архозавра.
Добавление белков [ править | править код ]
Кусочки голой ДНК лягушки могут связывать гистоны и образовывать функциональный хроматин.
Создание ядра [ править | править код ]
В конкретной фазе деления клеток клетка создает ядерную мембрану вокруг хромосом. Клетку можно было бы обмануть, чтобы построить ядерную мембрану вокруг искусственных хромосом.
Создание митохондрии [ править | править код ]
Энергия клеток вырабатывается малыми органеллами, называемыми митохондриями. Они нуждаются в кислороде, который мы вдыхаем. Митохондрии имеют собственный набор ДНК. Митохондриальная ДНК клетки должна быть совместима с ДНК в ядре динозавра.
Сравнивая митохондриальную ДНК-последовательность существующих архозавров (птиц, крокодилов), можно получить приблизительное понятие о последовательности динозавров.
Клонирование динозавров [ править | править код ]
Зародыш должен быть вставлен в яйцо. В романах использовались специальные пластиковые яйца с крокодиловыми желтками. В фильме использовались яйца страуса или эму.
Во многих реальных программах клонирования создаются химеры исчезающих видов и обычных видов. Полученное существо будет иметь особенности обоих видов. В некоторых химерах репродуктивные органы создаются из клеток видов, находящихся под угрозой исчезновения. Подобные химеры могут откладывать яйца динозавра, которые лучше подходят для выращивания эмбрионов динозавров.
Изменения динозавров [ править | править код ]
Генри Ву внес некоторые изменения в динозавров.
Гибридизация динозавров
Генная инженерия — технология воссоздания динозавров в Парке Юрского периода. Во всех медиа «Парка» динозавры воссозданы учеными InGen. Динозавров клонируют с использованием палео-ДНК из костей или из внутренностей москитов в янтаре.
Продолжением этой технологии стала генетическая гибридизация. Впервые в Парке Юрского периода 3 на это ставится крайне расплывчатый намёк, но полноценное развитие этой темы появилось в Мире Юрского периода и Мире Юрского периода 2 с появлением гибридов разных динозавров, Индоминуса рекса и Индораптора.
План [ править | править код ]
В Мире Юрского периода протокол гибридизации динозавров очень кратко объясняется Генри Ву, когда он говорит, что Индоминус рекс был не выведен, но генетически спроектирован. Эта концепция кратко объясняется результатом сплайсинга.
После этого, должно быть, создается цифровая версия генома динозавров. С помощью него и технологий Masrani Global учёные, в особенности, Генри Ву даже могли видеть, как животное с таким геномом будет выглядеть.
В результате такой программы клонирования создаётся химера исчезнувших видов и современных видов. В случае с Индоминусом, это, по-большей части, исчезнувшие виды. Полученное существо будет иметь запланированные особенности, несущие гены всех видов.
Академический ответ [ править | править код ]
Полноценного отклика от академического мира Миру Юрского периода, как такового, не было, однако в реальном мире было что-то вроде множества предпосылок и схожих случаев показанной технологии.
Процесс синтеза генов в настоящее время сам по себе разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды). Изолированный, «химически чистый» ген может быть также получен из фаговой библиотеки. Так называется препарат бактериофага, в геном которого встроены случайные фрагменты из генома или кДНК, воспроизводимые фагом вместе со всей своей ДНК.
Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты — рестриктазы и лигазы, также являющиеся полезным инструментом генной инженерии. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор. За открытие рестриктаз Вернер Арбер, Даниел Натанс и Хамилтон Смит также были удостоены Нобелевской премии (1978 г.).
В 1999 году доктор Чжиюань Гун и его коллеги из Национального университета Сингапура работали с геном зелёного флуоресцентного белка (GFP), которым природа наделила лишь некоторых тихоокеанских медуз. Этот ген несёт ответственность за синтез белка-люминофора, который в темноте испускает лучи приятного зеленоватого цвета. Они вставили этот ген в эмбрион рыбы данио рерио, что позволило создать геном, который давал рыбам яркую флуоресцентную окраску как от природного белого света, так и от ультрафиолетового излучения.
В 2000 году компания Nexia Biotechnologies Ltd. вложили ген каркасной нити паутины в ДНК козы, и она стала производить паутинный белок в своём молоке, которое потом использовали для производства паутинного материала биосталь.
В 2009 году Джек Хорнер написал книгу с возможностью создания птицы с особенностями динозавров с помощью генной инженерии. Хорнер считает, что Чикензавр напрямую связан с генетичеки спроектированным Индоминусом рексом из Мира Юрского периода, так как они оба генетические гибриды. Создание Чикензавра также потребует генов от других животных, как минимум от тех, чей организм вырабатывает эмаль для зубов, и остановку с модифицированием развития эмбриона на особых стадиях.
В 2017 году Джек Хорнер совершил единственный академический ответ гибридизации динозавров, сказав, что при современных технологиях и при имении воскрешённых динозавров люди бы запросто могли создать Индоминуса рекса. Однако, динозавры не воскрешены.
Можно ли вернуть в этот мир динозавров?
Когда-то по нашей планете бродили гигантские величественные монстры — динозавры. Плавали, летали, пожирали друг друга и растения, размножались, эволюционировали. Чувствовали себя «в своей тарелке». Пока не появились проблемы с вулканами, плавно перетекшие в падение мощного астероида. Так пришел конец динозаврам.
Мы знаем, что они были, поскольку находим их останки, пролежавшие миллионы лет под землей. Но что, если взять ДНК динозавра, вытащить его из праха и попытаться воссоздать великого ящера?
Когда в 2010 году в Китае палеонтологи обнаружили кладку яиц динозавров юрского периода, Стивен Спилберг сразу же защитил права своего небезызвестного фильма. Но палеонтологи обрадовались куда менее эффектному применению яиц: возможности выяснить, как такие большие создания вырастали из таких небольших яиц.
Можно ли воскресить динозавров, вернуть их в этот мир? Палеонтолог Джек Хорнер утверждает, что о вопросе реанимации мы знаем крайне мало. После изучения микроскопических структур нескольких костей, Хорнер выяснил, что некоторые динозавры, а точнее их скелет развивался аналогично некоторым потомкам птиц.
И так же, как у казуара не вырастает характерный гребень до позднего периода жизни, у некоторых динозавров сохранялись «юношеские» особенности к моменту «совершеннолетия». Но палеонтологи ошибались, пытаясь проанализировать кости: пять предположительных ключевых особенностей мелового периода принадлежали юным версиям известных динозавров. Похоже, выяснение того, как именно размножались динозавры, было куда более простым.
После этого встал вопрос о необходимости большего количества информации. В 2010 году была обнаружена гнездовая колония люфенгозавров. В ней было около 200 целых костей длинношеих динозавров, наряду с фрагментами костей и яичной скорлупы — около 20 эмбрионов на разных стадиях развития. По разным оценкам, возраст находки составил 190-197 миллионов лет. Это самые старые эмбрионы динозавров, когда-либо найденные.
Находки было достаточно, чтобы держать в возбуждении палеонтологов и динофилов пару недель, но было кое-что и сверх того. В «заметках на полях» ученые написали, что вместе с костями нашли «органические остатки, вероятно, являющиеся прямым продуктом распада сложных белков». Отсюда родился вопрос: можем ли мы воскресить динозавров?
Сейчас этот вопрос уже не вызывает шока, однако ответ по-прежнему остается «нет». Несмотря на удивительный скачок вперед в области генетики и изучения генома, практические проблемы с получением и клонированием ДНК динозавров сводят возможность создания «Парка Юрского периода» к нулю, даже если бы общество позволило, а церковь согласилась бы на последнее испытание.
Яйца динозавров
В фильме 1994 года «Тупой и еще тупее» Мэри Суонсон говорит Ллойду, что их шансы быть вместе примерно «один из миллиона», на что тот отвечает «значит, вы говорите, что шанс есть».
Палеонтологи чувствуют, наверное, то же, что и Мэри, когда отвечают на вопросы о реанимации динозавров. Кроме того, они удивляются тому, что практически каждый из вопрошающих смотрел «Парк Юрского периода» и так и не понял опасности последствий.
Может ли открытие яиц динозавров проложить новый путь рептилиям на эту планету? Нет. Яйца динозавров пролежали десятки и сотни миллионов лет, их срок хранения давным-давно иссяк, они к тому же окаменели — это вам не материал для инкубатора. Эмбрионы — вовсе груда костей. Тоже не поможет.
Что касается органического материала, можно ли извлечь из него ДНК динозавра? Не совсем. Палеонтологи постоянно спорят по поводу пригодности органики, но ДНК так и не извлекли (и, видимо, никогда не смогут).
Возьмем, к примеру, тиранозавра (который рекс). В 2005 году ученые при помощи слабой кислоты извлекли слабые и податливые ткани из останков, в том числе костные клетки, красные кровяные клетки и кровеносные сосуды. Однако последующие изучения показали, что находка была обыкновенной случайностью. Люди серьезно погорячились.
Дополнительный анализ с помощью радиоуглеродной и сканирующей электронной микроскопии показал, что материал для исследования был не тканью динозавров, а бактериальными биопленками — колониями бактерий, связанных между собой полисахаридами, протеинами и ДНК. Выглядят эти две вещи весьма похоже, но имеют больше общего с зубным налетом, нежели с клетками динозавров.
В любом случае эти находки были весьма интересными. Возможно, самое интересное мы еще не нашли. Ученые усовершенствовали свои техники и, когда подобрались к гнезду люфенгозавров, подсобрались. Захватывает? Абсолютно. Органика? Да. ДНК? Нет.
Но что, если это возможно?
Надежда есть
За последние десять лет достижения в области стволовых клеток, реанимации древней ДНК и восстановления генома приблизили понятие «вымирание наоборот» ближе к реальности. Однако насколько близко и что это может означать для самых древних животных, пока неясно.
Используя замороженные клетки, в 2003 году ученые успешно клонировали пиренейского козерога, известного как букардо, но он умер спустя минуту. В течение многих лет австралийские исследователи пытались вернуть к жизни южный вид лягушек, рожавших ртом, последняя из которых умерла несколько десятилетий назад, но их затея до сих пор не увенчалась успехом.
Вот так, спотыкаясь и чертыхаясь на каждом шагу, ученые вселяют в нас надежду на более амбициозные реанимации: мамонтов, странствующих голубей и юконских лошадей, вымерших еще 70 тысяч лет назад. Такой возраст поначалу может вас смутить, но только представьте: это одна десятая часть процента от того времени, когда умер последний динозавр.
Даже если ДНК динозавра будет такой же по сроку, как вчерашний йогурт, многочисленные этические и практические соображения оставят среди сторонников идеи воскрешения динозавров только самых безумных ученых. Как вообще мы будем регулировать эти процессы? Кто будет этим заниматься? Как воскрешение динозавров скажется на Законе об исчезающих видах? Что, кроме боли и страданий, принесут проваленные попытки? Вдруг мы реанимируем смертельные болезни? Что, если инвазивные виды будут расти на стероидах?
Потенциал роста, конечно, есть. Как репрезентация волков в Йеллоустонском парке, «откат» недавно вымерших видов смог бы восстановить равновесие в нарушенных экосистемах. Некоторые полагают, что человечество в долгу у животных, которых оно уничтожило.
Проблема ДНК, пока что, — вопрос сугубо академический. Понятно, что воскресить какого-нибудь замороженного мамонтенка из замороженной клетки, возможно, и не вызовет особых подозрений, но что делать с динозаврами? Обнаружение гнезда люфенгозавров, возможно, сильнее всего приблизило нас к «Парку Юрского периода».
В качестве альтернативы можно попытаться скрестить вымершее животное с ныне существующим. В 1945 году некоторые немецкие селекционеры утверждали, что смогли реанимировать тура, давно вымершего предка современного рогатого скота, но ученые до сих пор не верят в сие событие.
Кстати, вы в курсе, как именно вымерли динозавры? Недавно было доказано, что именно падение астероидов стало причиной вымирания. А вот причина появления — другой природный катаклизм: вулканы.