Hvordan gammelt DNA afslører mysterierne om australsk biodiversitet

Hvis tv har lært os noget, det er, at DNA kan opklare forbrydelser. Men kan det kaste lys over forhistorien?

Hvis politiets procedurekriminalitet har lært os noget, det er sådan DNA kan give svar på vanskelige spørgsmål. Gad vide, hvem der brugte lysestagen på oberst Mustard i biblioteket? DNA kan løse mysteriet - bedre held næste gang, Fru Peacock.

Men kan DNA hjælpe med at løse mysterier, der skete for lidt længere siden?

Det nye og spændende felt af oldgammelt DNA afslører nogle overraskende ting - fra hvordan vikinger migrerede gennem Europa til udviklingen af ​​australske indfødte dyr.

Lige i hjertet af tingene er professor Morten Allentoft. Morten blev for nylig rekrutteret til at lede et laboratorium i verdensklasse på Curtin University – selvom det på grund af COVID-19-pandemien, han driver i øjeblikket stadig laboratoriet på afstand fra sin hjemby København, Danmark.

Gamle knogler

Så hvad er gammelt DNA? I bund og grund, hvordan det lyder:gamle DNA-molekyler.

"Gamle DNA er en generel betegnelse for nedbrudt DNA fra en organisme, der kunne være hundreder eller tusinder af år gammel, " siger Morten. "Vi har ikke en klar definition af, hvornår et DNA-molekyle bliver 'gammelt'."

Mens DNA-molekylet først blev opdaget i et Cambridge University laboratorium i 1953, det var først i begyndelsen af ​​1990'erne, at studiet af gammelt DNA for alvor tog fart.

I en undersøgelse offentliggjort i september 2020 i Natur , Morten og hans team i Danmark studerede og analyserede mere end 400 vikingeskeletter fra arkæologiske steder i Europa og Grønland, afsløre ukendte genetiske forbindelser mellem sydeuropæiske og asiatiske befolkninger, der blandede sig med vikingerne.

Men nu, Morten vil bruge gammelt DNA til at afdække mysterierne om australsk biodiversitet.

"Jeg er meget interesseret i de grundlæggende evolutionære spørgsmål om, hvordan en art udvikler sig i sit miljø, " siger Morten. "Gamle DNA er et vidunderligt værktøj til at forstå dette."

"Hvis du kun bruger moderne DNA, når du studerer fortiden, du skal skabe analytiske modeller, der ekstrapolerer information tilbage gennem tiden. Men med gammelt DNA, du har en bestemt opfattelse af, hvordan et gen så ud på det bestemte tidspunkt i fortiden."

Til Morten, Australien er et særligt interessant sted at studere gammelt DNA.

"Kontinentet Australien har været isoleret i så lang tid og har så mange unikke endemiske arter. Jeg ønsker at bruge både gammelt og moderne DNA i kombination for at forstå, hvordan australske arter udviklede sig."

Livet … finder en vej

Og ja, vi ville vide, om gammelt DNA var det samme princip bag de klonede dinosaurer i Jurassic Park. Desværre, af hensyn til videnskabelig nøjagtighed, Morten leverede en hård sandhed.

"Det er et godt eksempel på noget, der aldrig vil fungere, " siger Morten. "Det ældste autentiske DNA, vi har opdaget, er 700, 000 år gammel."

"Når cellen dør, DNA'et nedbrydes for hurtigt til, at vi kan finde dinosaur-DNA. Men som teknologien udvikler sig, vi kan lære at skubbe den barriere tilbage til omkring en million år."

I betragtning af det Tyrannosaurus rex levede for omkring 66-68 millioner år siden, der blæser et hul på størrelse med Brachiosaurus i Jurassic Parks centrale lokalitet.

Men den unøjagtige videnskab var ikke en total opfindelse af Jurassic Park-forfatteren Michael Crichton. I 1990'erne, undersøgelsen af ​​gammelt DNA så et par pinlige klynker.

"I disse tidlige dage, folk publicerede undersøgelser i fremtrædende tidsskrifter, der hævdede, at de havde opdaget dinosaur-DNA, som inspirerede filmen og romanen Jurassic Park. Men det hele viste sig at være et resultat af DNA-kontaminering."

"Når folk genanalyserede disse DNA-sekvenser, de indså, at de havde DNA fra en kylling eller et menneske."

Disse fejl afsporede næsten gammelt DNA som et analytisk værktøj. Men nu, forskere er langt bedre til at håndtere prøver og forhindre kontaminering.

Helt naturlig, ingen konserveringsmidler

Men problemerne stopper ikke kun med forurening.

"DNA nedbrydes hurtigere eller langsommere afhængigt af konserveringsbetingelserne, " siger Morten. "En af de vigtigste faktorer, der afgør, om DNA bevares i lang tid, er temperaturen. Det er derfor, vi normalt finder de ældste prøver af DNA under permafrosne forhold som Sibirien eller Alaska."

Men du behøver ikke at være klimaekspert for at vide, at Australien ikke har en masse is liggende. I betragtning af det tørre australske miljø, hvordan kan Morten håbe på overhovedet at finde brugbare prøver?

"I Australien, det er sværere at få gammelt DNA fra prøver, der er 500 år gamle end at få DNA fra 20, 000 år gamle prøver i koldere klimaer."

"Men vi kan få prøver fra miljøer, der er koldere og mere stabile, som huler. Og i de senere år, vi er også blevet meget bedre til at identificere præcis hvilke skeletelementer, der er bedst til at bevare DNA, så vi kan målrette mod dem i vores stikprøve."

Vi kan ikke vente med at se, hvilke mysterier DNA kunne løse om, hvordan australsk biodiversitet har udviklet sig i fortiden, hvordan den reagerede på ændringer, og hvad vi gør for at sikre den i fremtiden.

Denne artikel dukkede først op på Particle, et videnskabsnyhedswebsted baseret på Scitech, Perth, Australien. Læs den originale artikel.