12 ottobre 2012

Persistenza e durata del DNA dei dinosauri estinti

"Dal tuo sangue!" (Jurassic Park, 1993)
Nella prima metà degli anni '90 del XX secolo, fece scalpore la pubblicazione di vari studi su riviste scientifiche di alto impatto aventi come tema il sequenziamento di frammenti di materiale genetico estratto da fossili eccezionali, in particolare, conservati in ambra (elencate in bibliografia). L'esemplare più antico, in particolare, era risalente al Cretacico Superiore. Nella migliore tradizione di quei tempi memorabili (per chi si ricorda la gaiezza spensierata dei primi anni '90), il clima culturale, anche spronato da famosi film, pareva pronto ad una nuova era di spettacolari resurrezioni genetiche, una volta migliorate le tecniche per l'estrazione, l'amplificazione e la riparazione del DNA fossile.
In maniera analoga con l'euforia astronautica di 30 anni prima, l'euforia genetica mise i piedi nella concretezza di un mondo più informatico che biotecnologico, e non sfociò in un futuro nel quale ognuno avrebbe portato a spasso il proprio cucciolo di Tyrannosauro.
Numerose critiche teoriche e pratiche sono state sollevate sulla effettiva realizzazione delle estrazioni genetiche oggetto di quegli studi, tutte accomunate dal (dichiarare di) aver estratto frammenti di DNA vecchio di almeno 20 milioni di anni, se non 4 volte più vecchio. In particolare, era ed è incerto quanto a lungo il DNA persista dopo la morte della cellula, e ben pochi sono disposti a scommettere che persista per dozzine di milioni di anni. L'estrema complessità della molecola alla base del genoma di buona parte degli organismi e la relativa fragilità dei legami che tengono assemblato il DNA, oltre che la sua estrema suscettibilità alle variazioni di acidità e temperatura, infatti, sono evidenti limiti alla sua persistenza fuori dal confortevole ambiente dell'interno delle cellule vive.
Paradossalmente, una risposta, probabilmente definitiva, alla abusata domanda se esista ancora DNA di dinosauri estinti, sufficientemente completo per essere riconosciuto come tale, potrebbe essere stata data proprio dall'analisi del tasso di decadimento del DNA di un dinosauro estinto: il saurischio theropode coelurosauro maniraptoro aviale aviano paleognato Dinornis, per gli amici, il Moa, estinto nel tardo Olocene ad opera probabilmente dell'espansione umana in Nuova Zelanda durante l'ultimo millennio.

Allentoft et al. (2012) hanno estratto circa 150 frammenti di materiale genetico da tibiotarsi di moa conservati in sedimenti anossici da una ristretta area neozelandese, datati con il radiocarbonio tra 700 e 8000 anni fa, e hanno comparato l'età dei campioni con il grado di preservazione dei frammenti di DNA. L'analisi ha evidenziato una correlazione tra antichità e completezza dei frammenti: tanto più sono antichi, tanto più i frammenti sono danneggiati, degradati e ridotti come estensione delle basi. Tale correlazione permette di dare una stima del tasso di distruzione del DNA dopo la morte della cellula. In particolare, l'indagine mostra che è altamente improbabile che frammenti di DNA di lunghezza significativa persistano per più di un milione di anni, anche nel caso di condizioni estremamente fortunate come basse temperature ambientali. Il tasso di "dimezzamento" del materiale genetico è infatti nell'ordine delle decine-centinaia di migliaia di anni. Pertanto, come già ipotizzato in passato, è altamente improbabile che i presunti frammenti di DNA vecchi di 20-80 milioni di anni, ed oggetto degli studi menzionati all'inizio del post, siano "genuini", cioè appartengano a cellule così antiche. Molto probabilmente, si tratta di contaminazioni da parte di materiale biologico attuale, probabilmente avvenute durante il campionamento e le analisi dei frammenti, avvenuta in quei primi tempi pioneristici - e ingenuamente ottimisti - dell'indagine del paleoDNA.
Dinornis (Troco)

E così, il DNA di un dinosauro estinto (di recente) ha fatto estinguere il sogno di trovare il DNA di un dinosauro estinto (nel Mesozoico).

Bibliografia:
Woodward, S. R., Weyand, N. J. & Bunnell, M. 1994 DNA-sequence from Cretaceous period bone fragments. Science 266, 1229–1232. (doi:10.1126/science.7973705)
Golenberg, E. M., Giannasi, D. E., Clegg, M. T., Smiley, C. J., Durbin, M., Henderson, D. & Zurawski, G. 1990 Chloroplast DNA-sequence from a Miocene magnolia species. Nature 344, 656–658. (doi:10.1038/344656a0)
Desalle, R., Gatesy, J., Wheeler, W. & Grimaldi, D. 1992 DNA-sequences from a fossil termite in Oligomiocene amber and their phylogenetic implications. Science 257, 1933–1936. (doi:10.1126/science.1411508)
Cano, R. J., Poinar, H. N., Pieniazek, N. J., Acra, A. & Poinar, G. O. 1993 Amplification and sequencing of DNA from a 120–135 million-year-old weevil. Nature 363, 536–538. (doi:10.1038/363536a0)

2 commenti:

  1. Non sarà un dinosauro (non è neanche un organismo pluricellulare), ma questo articolo del 2009:

    http://www.wired.com/science/discoveries/magazine/17-08/ff_primordial_yeast?currentPage=all

    può essere considerato attendibile o è una bufala?

    Tanti saluti,

    Alessio Z

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    Risposte
    1. Non è il mio campo, quindi evito di discutere i dettagli metodologici. Faccio solo notare che una spora incistata non è un organismo morto, ma "dormiente". Le spore possono restare "dormienti" ed inattive per lunghi periodi, ma non ho idea di quanto a lungo possano persistere.

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