Czego nie dowiemy się o dinozaurach?

Nowe technologie pozwalają poznać ubarwienie dinozaurów albo ocenić, jakie dźwięki wydawały lub jakie miały zwyczaje godowe. Jednak wielu rzeczy o tych zwierzętach nigdy się nie dowiemy – mówią paleontolodzy z Instytutu Nauk Geologicznych PAN i Państwowego Instytutu Geologicznego.

Ubarwienie dinozaurów, ich glos i wiele, wiele innych

.Zdaniem dr. Łukasza Czepińskiego z Instytutu Paleobiologii PAN wiedza o dinozaurach stale się poszerza. – Jeszcze kilka dekad temu twierdzono, że nigdy nie dowiemy się, jakiego koloru były dinozaury. Dziś, dzięki na przykład mikroskopii elektronowej, można wnioskować o ubarwieniu niektórych gatunków, zwłaszcza tych, które miały pióra. Bada się obecność melanosomów, czyli organelli, w których znajdowały się pigmenty – wyjaśnił dr Czepiński w rozmowie.

Naukowcy potrafią też ocenić, jakie dźwięki prawdopodobnie wydawały – na podstawie porównań do współczesnych zwierząt i znajdowanych szczątków. – W zapisie kopalnym bardzo rzadko zachowują się kości krtani. Kilka lat temu na Pustyni Gobi znaleziono szkielet roślinożernego ankylozaura, wielkiego, opancerzonego dinozaura. Budowa tych szczątków była zbliżona do ptasich. Na podstawie tych odkryć możemy wnioskować, że dinozaury wydawały dźwięki podobne do odgłosów współczesnych ptaków, chociaż zapewne nie były to wokalizacje tak wyrafinowane jak ptaków śpiewających – tłumaczył dr Czepiński.

Z kolei dr Robert Bronowicz, paleontolog specjalizujący się w kopalnych kręgowcach i pracownik Muzeum Geologicznego Państwowego Instytutu Geologicznego (PIG-PIB) w Warszawie, opowiadał w rozmowie, że część aktualnej wiedzy na temat prehistorycznych gadów zawarto w serialu Netfliksa „Czego nie wiemy o dinozaurach” (serial miał premierę w marcu br.), który oglądał wraz z synem.

– Co prawda – wbrew tytułowi – w serialu zawarto wiele faktów, które od jakiegoś czasu były znane, ale jest bardzo efektowny i merytorycznie poprawny. Pokazuje dinozaury i inne prehistoryczne zwierzęta zgodne z aktualną wiedzą naukową. Na przykład ich sylwetki odpowiadają wynikom najnowszych badań – ocenił ekspert. Wspomniał na przykład o pokazanych w produkcji przodkach dinozaurów pokrytych protopiórami, czyli „pradawnymi piórami”, nieco przypominającymi sierść.

Dr Bronowicz zaznaczył, że wiele kwestii dotyczących dinozaurów to wciąż zagadka dla naukowców. – Właściwie nie wiemy nawet, czego nie wiemy. Na pewno chcielibyśmy się dowiedzieć, jak się zachowywały, na przykład jak wyglądały ich zwyczaje godowe albo jak polowały. W serialu jest to pokazane, choćby w scenie, gdy spinozaur poluje na rekina. Ale to spekulacje. Najprawdopodobniej nigdy się tego z całą pewnością nie dowiemy – stwierdził dr Bronowicz.

Opowiedział, że dinozaury fascynują go od dziecka. Dziś zawodowo zajmuje się wymarłymi kręgowcami – kredowemu dinozaurowi z Mongolii poświęcił pracę magisterską. – Doktorat robiłem ze zwierzaka, który żył pod koniec triasu, czyli w początkowym okresie ery mezozoicznej. To fitozaur, gad przypominający wyglądem krokodyla, który jednak ani krokodylem, ani jego przodkiem nie był. Żył w czasie, kiedy istnieli przodkowie dinozaurów i zapewne pierwsze dinozaury, zanim przejęły panowanie na Ziemi – powiedział.

Naukowiec uważa, że szaloną popularność w kulturze popularnej dinozaury zawdzięczają przede wszystkim swoim rozmiarom. – Słowo „dinozaur”, które w tłumaczeniu z greckiego znaczy „straszny jaszczur”, od razu przywodzi na myśl monstrualnie wielkie zwierzę z potężnym cielskiem, przerażającymi pazurami i zębami. Jednak większość dinozaurów była znacznie mniejsza, naprawdę średnich rozmiarów – wyjaśnił.

Nie dziwi go, że dinozaury są bardzo lubianymi bohaterami filmów, książek albo komiksów. – Sam jestem wielkim miłośnikiem komiksów, zwłaszcza poświęconych paleontologii i prehistorii. Komiksy o dinozaurach to ucieleśnienie wszystkiego, co kocham – przyznał.

Paleontolog, który jest też grafikiem, rysownikiem i ilustratorem, dodał, że przymierza się do wydania własnego komiksu. – Na razie robię plakaty z rysunkami komiksowymi na Dzień Dinozaura w Muzeum Geologicznym. Co roku staram się dorzucić do tego zbioru jakieś nowe dinozaurowe rysunki – powiedział dr Robert Bronowicz.

Również według dr. Czepińskiego miłośnicy dinozaurów mogą dowiadywać się o nich coraz więcej, także z nowego serialu. – Świetnie, że pokazano w nim kilka mniej znanych gatunków. To na przykład marazuch, mały triasowy zwierzak blisko spokrewniony z dinozaurami, albo tanystrof z grupy gadów, do której należą krokodyle. Połowę długości ciała tanystrofów stanowiła szyja. Co ciekawe także w Polsce, na Górnym Śląsku, znajdujemy ich szkielety. Można więc powiedzieć, że w serialu jest polski wątek – opowiadał ekspert Instytutu Paleobiologii PAN.

Wspomniał też, że paleontolodzy znaleźli niedawno w stanie Kolorado w USA nietypowe tropy dinozaurów – setki zadrapań na skałach na powierzchni kilkudziesięciu metrów kwadratowych. – Zadrapania na pewno zrobiły duże dinozaury drapieżne. Naukowcy podejrzewają, że miejsce to było ich obszarem tokowisk, a ślady powstały podczas tańca godowego. Dziś wiele ptaków wykonuje podczas dobierania się w pary charakterystyczne ruchy, zachowanie dinozaurów mogło wyglądać podobnie – opowiadał dr Łukasz Czepiński. Przyznał, że rzadko ogląda filmy poświęcone dinozaurom, bo zwykle wnoszą niewiele nowego do wiedzy o tych zwierzętach. „Czego nie wiemy o dinozaurach” to czteroczęściowy serial Netfliksa opowiadający historię prehistorycznych gadów od ich początków do wyginięcia. Twórcy przedstawiają dzieje dinozaurów od ich przodków, którzy wyewoluowali ok. 235 mln lat temu, gdy na Ziemi istniał superkontynent Pangea. Te gady dominowały na Ziemi przez prawie 150 mln lat, do czasu, kiedy zniknęły z powierzchni Ziemi 66 mln lat temu. Producentem wykonawczym dokumentu jest Steven Spielberg, reżyser filmu „Jurassic Park” z 1993 r., a „Czego nie wiemy…” wyprodukowała jego firma Amblin Entertainment.Ale cieszy powstawanie produkcji dokumentalnych, takich jak „Czego nie wiemy…” albo nieco starszy – „Prehistoryczna planeta”. Jeszcze wcześniej były świetne „Wędrówki z dinozaurami” – to od nich zaczęła się moda na takie „fabularyzowane” dokumenty o zwierzętach. To była nowa era telewizji, wcześniej pokazywano tylko szkielety i gadające głowy ekspertów – przypomniał badacz.

Zdradził, że jednymi z jego ulubionych dinozaurów są roślinożerne protoceratopsy z Mongolii należące do grupy dinozaurów rogatych. – Zajmowałem się nimi zawodowo. Najbardziej interesowała mnie ich zmienność wewnątrzgatunkowa, czyli zróżnicowanie anatomiczne różnych osobników. Podczas polsko-mongolskich ekspedycji na Pustynię Gobi w latach 60. i 70. zebrano ogromną kolekcję szczątków tych zwierząt, dzięki czemu było mnóstwo materiału do badań – opisał.

– Mam nadzieję, że rośnie nowe pokolenie badaczy z otwartymi głowami i świeżymi pomysłami; może zainspiruje ich serial „Czego nie wiemy…”, jak mnie kiedyś „Jurassic Park”. To do nich będą należały odkrycia, które być może zrewolucjonizują naszą wiedzę o prehistorycznym świecie – podsumował dr Łukasz Czepiński.

„Czego nie wiemy o dinozaurach” to czteroczęściowy serial opowiadający historię prehistorycznych gadów. Twórcy przedstawiają dzieje dinozaurów od ich przodków, którzy wyewoluowali ok. 235 mln lat temu, gdy na Ziemi istniał superkontynent Pangea, do czasu, kiedy zniknęły z powierzchni Ziemi przed 66 mln lat. Producentem wykonawczym dokumentu jest Steven Spielberg, reżyser filmu „Jurassic Park” z 1993 r.

Nagroda Nobla dla twórcy paleogenomiki

.Niewielu współczesnych naukowców może się pochwalić odkryciem nowego gatunku człowieka, opisaniem sekwencji jego genomu na podstawie kilku fragmentów kostnych znalezionych w jaskiniowych osadach oraz wykazaniem u ludzi współczesnych domieszki sekwencji genetycznej wymarłych gatunków człowieka – pisze prof. Marek SANAK

Svante Pääbo urodził się w Sztokholmie w 1955 roku, nosi nazwisko matki, estońskiej chemiczki Karin Pääbo. Ojcem Svante był Sune Bergström, zmarły w 2004 roku laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny. Wraz z Bengtem Samuelssonem i Johnem Vane’em Sune Bergström otrzymał Nagrodę Nobla w 1982 roku za odkrycia biosyntezy prostaglandyn i innych pokrewnych mediatorów biologicznych. Pääbo studiował na Uniwersytecie Uppsali, początkowo nauki humanistyczne, następnie egiptologię i medycynę. Pracę doktorską obronił na Wydziale Badań Komórkowych Uniwersytetu w Uppsali z immunologii zakażenia adenowirusem.

Po doktoracie od 1986 roku pracował w Instytucie Biologii Molekularnej Uniwersytetu w Zurichu, a następnie na Wydziale Biochemii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Prowadził tam pod kierunkiem Allana Wilsona badania biochemiczne i molekularne nad ewolucją gatunków. W tym czasie Wilson, na podstawie badania wariantów mitochondrialnego DNA człowieka, zaproponował teorię afrykańskiego pochodzenia gatunku ludzkiego, znaną jako „Pożegnanie z Afryką”.

Pääbo wrócił do Europy w 1990 roku, by prowadzić Zakład Biologii Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana w Monachium. W roku 1997 przeniósł się do Lipska, gdzie kieruje Zakładem Genetyki Instytutu Ewolucyjnej Antropologii Instytutu Maxa Plancka. Pierwsza głośna publikacja Pääbo ukazała się jeszcze podczas jego studiów doktorskich. Jako nastolatek zwiedzał z matką Egipt i zafascynował się archeologią. Z egzemplarza egipskiej mumii, przechowywanej w kolekcji Muzeum Gustavianum w Uppsali, pobrał fragment skóry i wykazał obecność w nim jąder komórkowych warstwy ziarnistej naskórka, a następnie wyizolował i klonował fragmenty DNA zmarłego przed czterema tysiącami lat Egipcjanina. Praca ta ukazała się w czasopiśmie „Nature” w 1985 roku.

Pääbo odczytał sekwencję genomu mitochondrialnego Neandertalczyka w 1997 roku, również posługując się muzealnymi fragmentami kostnymi. Wykorzystując swoje oryginalne techniki pozwalające na oddzielenie genetycznego zanieczyszczenia pochodzenia bakteryjnego, stanowiącego ponad 99 proc. DNA izolowanego z archeologicznych artefaktów kostnych, przystąpił do analizy genomu jądrowego Neandertalczyka. Gram tkanki kostnej zawiera jedną milionową (mikrogram) DNA genomowego. W szczątkach kostnych wydobytych ze stanowisk archeologicznych ilość DNA jądrowego jest co najmniej 10 tysięcy razy mniejsza i jest mierzona w pikogramach. Takie DNA jest silnie pofragmentowane, średnia wielkość fragmentu nie przekracza 120 par nukleotydowych, podczas gdy długość pojedynczej cząsteczki DNA w jądrze komórki człowieka wynosi od 60 do 260 milionów par nukleotydowych. Dodatkowo DNA ulega uszkodzeniom chemicznym, powodującym chemiczną modyfikację nukleotydów, np. deaminację lub ich całkowitą utratę (depurynację).

Układając odczytane fragmenty DNA według sekwencji genomu człowieka współczesnego, Pääbo w 2010 roku opublikował genom jądrowy wymarłego gatunku Homo neanderthalensis. Badania porównawcze genów Neandertalczyka i Homo sapiens przyniosły wiele interesujących wniosków. Pääbo zaproponował, na podstawie analizy porównawczej, mechanizm ewolucyjnego rozwoju mowy u człowieka współczesnego. Polegał on na pozytywnej selekcji wariantu genu FOXP2. Jest to gen obecny u kręgowców, aktywowany w regionach mózgu odpowiedzialnych za pieśni ptaków śpiewających oraz echolokację u nietoperzy. Opisano rodzinny defekt tego genu, powodujący wrodzone zaburzenie mowy – słowną apraksję. Aminokwasowe warianty kodowanego przez ten gen czynnika transkrypcyjnego, białka wiążącego się z DNA i aktywującego wybrane geny, utrwaliły się w populacji współczesnego człowieka przed co najwyżej 200 tysiącami lat.

W toku dalszych badań porównawczych genomów człowieka Pääbo udokumentował kilkuprocentową domieszkę sekwencji genetycznej Neandertalczyka w genomie człowieka współczesnego. Do mieszania gatunków doszło po raz pierwszy na terenie Azji Mniejszej przed co najmniej 60 tysiącami lat. Badania szczątków kostnych znalezionych w jaskiniach Oase w Rumunii i Baczo Kiro w Bułgarii potwierdziły wielokrotne krzyżowanie się człowieka współczesnego z Neandertalczykiem 40–35 tysięcy lat temu. Według Pääbo wyginięcie Homo neanderthalensis nie było skutkiem dramatycznego podboju przez człowieka współczesnego czy też naturalnej zagłady. Zaszło prawdopodobnie wtopienie się – introgresja – tej nielicznej populacji w szybko zwiększającą się populację człowieka współczesnego.

Pääbo odkrył również nowy gatunek człowieka – Homo denisova. Nazwa pochodzi od Denisowej Jaskini w Ałtaju na Syberii. Odkrycie to zostało potwierdzone potem przez znaleziska z jaskini Vindija w Chorwacji oraz Jaskini Czagyrskiej w Ałtaju. Populacje Neandertalczyków i Denisowian oddzieliły się od siebie przed około 450 tysiącami lat, ale podobnie jak człowiek współczesny wywodzą się z Afryki. Denisowianie zamieszkiwali Azję; w genomach Azjatów również stwierdzono kilkuprocentową domieszkę sekwencji DNA Denisowian. Pääbo opisał genom Denisowian w 2012 roku.

Wśród porównawczych badań paleogenomowych prowadzonych przez Pääbo szczególnie interesujące są dwa przykłady. U ssaków adaptacja organizmu do ciąży jest pod kontrolą hormonu – progesteronu. Działa on na receptor, który jest również czynnikiem transkrypcyjnym. Porównanie sekwencji kodującej receptor dla progesteronu u człowieka współczesnego i sekwencji tego genu u ludzi z okresu późnego paleolitu i neolitu wskazuje na rozprzestrzenienie się 10–5 tysięcy lat temu w populacji ludzkiej wariantu białka z aminokwasem leucyną w pozycji 660, który wyparł oryginalny wariant z waliną. Wariant ten daje większe szanse urodzenia zdrowego dziecka, ponieważ kojarzy się z większą liczbą cząsteczek receptora. Jest interesujące, że ten sam wariant receptora progesteronowego (rs1042838) był obecny u Neandertalczyków. Pääbo uważa to za dowód pozytywnej selekcji fragmentu genomu po archaicznych krzyżówkach gatunku człowieka.

Innym przykładem jest występowanie we współczesnej populacji człowieka rzadkiego wariantu białka Nav1.7 pełniącego rolę błonowego kanału dla jonów sodu w szlakach nerwowych czucia bólu. Osoby dziedziczące taki wariant są bardziej wrażliwe na ból, stanowią jednak niewielki ułamek (0,4 proc.) współczesnej populacji. Wariant ten był powszechny u Neandertalczyków. Badania Pääbo są genetycznym argumentem przeciwko popularnemu wyobrażeniu Neandertalczyków jako prymitywnych jaskiniowców.

Pääbo jest bardzo aktywny naukowo w czasie pandemii COVID-19. Wykazał między innymi mechanizm selekcji regionu chromosomu 3 człowieka, który koreluje z dwukrotnie mniejszym ryzykiem zgonu na zespół ostrej niewydolności oddechowej w przebiegu tej choroby. W tym przypadku dziedziczona po Neandertalczykach sekwencja kodująca między innymi gen CCR5, znany z roli w podatności na zakażenie wirusem HIV, była tą predysponującą do ciężkiego przebiegu zakażenia koronawirusem. Inny region genomu człowieka, na chromosomie 12, również jest dziedziczony po Neandertalczykach. W ostatnich 10 tysiącach lat ten genomowy fragment zwiększył swoją częstość w populacji współczesnej, jest spotykany nawet u 50 proc. ludzi. W tym przypadku stwierdzono korelację jego obecności z ochronnym działaniem w przebiegu zakażeń wirusami RNA. W regionie chromosomu 12 znajdują się bowiem geny kodujące syntezy oligonukleotydowe (OAS1-3), hamujące replikację tych wirusów, co prawdopodobnie spowodowało pozytywną selekcję nosicieli jego neandertalskiego wariantu.

Svante Pääbo jest twórcą paleogenomiki, czyli genomiki archaicznej, jak sam lubi nazywać tę nową dyscyplinę. Jest ona oparta na genetyce i pojawiła się przed 30 laty jako jego autorski pomysł. Wśród wymienionych sukcesów paleogenomiki większość jest jego zasługą lub powstała przy jego udziale.

Niewielu współczesnych naukowców może się pochwalić odkryciem nowego gatunku człowieka, opisaniem sekwencji jego genomu na podstawie kilku fragmentów kostnych znalezionych w jaskiniowych osadach oraz wykazaniem domieszki sekwencji genetycznej wymarłych gatunków człowieka u ludzi współczesnych. Pääbo dzięki wykształceniu medycznemu sięga poza opisowe interpretacje swoich odkryć genetycznych. Jego koncepcja naukowa, w myśl teorii ewolucji, zakłada ciągłość gatunku ludzkiego sięgającą daleko wstecz. Wyniki badań Pääbo dokumentują, że człowiek współczesny w zakresie rozwoju mowy, rozrodu i podatności na zakażenia nosi piętno wymarłych przodków.

Tekst dostępny na łamach Wszystko co Najważniejsze: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/prof-marek-sanak-nagroda-nobla-dla-tworcy-paleogenomiki

PAP/ Anna Bugajska/ LW