Gammelt protein fra en af fortidens kæmper

Den syvende film i Jurassic Park-serien kan nu ses i biograferne, og der kan man igen følge palæontologer, der sætter livet på spil for at opleve fortidens genskabte dinosaurer i levende live. 

Imens har virkelighedens palæogenetikere – dem, der forsker i arvemateriale fra fortidige mennesker og dyr – slået en rekord, som ingen havde troet mulig.

En forskergruppe med det verdenskendte danske Globe Institute i spidsen har fundet proteinsekvenser fra et 21 til 24 millioner år gammelt næsehornsfossil. Dermed har forskergruppen ganske eftertrykkeligt flyttet grænsen for, hvor langt tilbage man kan studere evolutionen.

- Indtil vores fund kunne man kun genvinde data, der var fra en million og op til fire millioner år gamle. Nu kan vi gå meget længere tilbage, lyder det fra studiets hovedforfatter postdoc Ryan Sinclair Paterson fra Globe Institute på Københavns Universitet.

- Opdagelsen er revolutionerende for, hvordan vi kan studere fortidigt liv og føje nyt til livets træ, siger han.

Der er ovenikøbet tale om hele to studier, der sætter rekord. En amerikansk forskergruppe har sideløbende gjort noget lignende og fundet 18 millioner år gammelt protein.

Professor Mikkel Heide Schierup fra Center for Bioinformatik (BiRC), Aarhus Universitet, kalder de to studier »spændende«.

- At slå en verdensrekord med en faktor fem er vildt, slår han fast.

- Proteiner bevares endnu bedre, end vi havde regnet med, under de rette forhold. Tyve millioner år er virkelig lang tid, og selv den mindste genetiske information så langt tilbage er værdifuld for vores forståelse af livets stamtræ, siger professoren, der ikke selv har været involveret i studierne, men har læst dem for Videnskab.dk.

Det varmeste og koldeste sted

Studiet, som den amerikanske forskergruppe står bag, er lykkedes med at udvinde proteiner fra en række fossiler fra næsehornsdyr og slægtninge til elefanter, som de fandt i Turkana-bassinet i Kenya. Det er de proteiner, der er 18 millioner år gamle. Studiet fra blandt andet danske Globe Institute er nået endnu længere tilbage ved at finde delvise sekvenser af emaljeproteiner fra et næsehorn fra Canadas højarktis, dateret til 21 til 24 millioner år siden.

Selvom studierne begge er lykkedes med at slå den hidtidige rekord, gør de det fra to vidt forskellige steder på Jorden. For mens Turkana-bassinet i den østafrikanske Rift Valley er et af de varmeste steder på Jorden, er Canadas højarktis et af de koldeste.

Begge steder er tørre, og det giver især god mening, at de kolde forhold i Arktis er gunstige for bevaring af de oldgamle molekyler.

- DNA opbevares bedst, når det både er kold og tørt, siger professor Mikkel Heide Schierup.

- Det er overraskende, at proteiner kan bevares så godt selv under varme forhold, fordi det modsatte gør sig nemlig gældende for DNA.

Tandemalje beskytter proteiner

I de seneste årtier er forskere blevet dygtigere og dygtigere til at finde fortidige molekyler som DNA og proteiner fra fossiler. Men teknologien bag udvinding og sekventering ikke udviklet sig synderligt de seneste fem år, fortæller Globe-forsker Ryan Sinclair Paterson.

Det er findestedet, ikke teknologien, der har skabt det revolutionerende gennembrud for forskerne. Nærmere bestemt det super kolde fossilsted i det nordligste Canada.

Desuden har selve vævet – tandemaljen – spillet en nøglerolle.

Tandemalje er kendt for at bevare molekyler godt. Tandemalje er det hårdeste stof i hvirveldyrets krop og fungerer som en beskyttende barriere, der bremser nedbrydningen af proteiner. Samtidig er Haughton-krateret, hvor fossilet blev opdaget, præget af permafrost, som afbøder proteinnedbrydningen.

- Fundet burde tilskynde til mere palæontologisk feltarbejde i kolde regioner rundt om i verden, siger studiets førsteforfatter Ryan Sinclair Paterson.

Ikke så godt som DNA

Det er især ’ancient DNA’, altså fortidigt DNA – også kaldet aDNA - der er løbet med opmærksomheden, når forskere forsøger at stykke den evolutionære historie sammen. Men problemet med aDNA er, at det sjældent overlever mere end én million år. Ser man på proteiner, er det en anden sag. For her er det muligt dykke endnu dybere ned. På proteinområdet har man hidtil været begrænset til kun at kunne gå omtrent fire millioner år tilbage i tiden. Derfor sætter de nye rekorder for alvor palæoproteomik - studiet af gamle proteiner - i fokus.

- Proteiner er kodet af DNA, og de har samtidig en 3D-struktur, som giver dem en bedre chance for at overleve end DNA, forklarer Ryan Sinclair Paterson.

Men proteiner har også begrænsninger, forklarer han. De kan ikke vise forskerne så meget, som aDNA kan, for de bærer ikke på lige så meget information om for eksempel mutationer i generne. Forskerne kan ikke bruge proteiner til at finde ud af noget om hele populationer, og om de eksempelvis var modtagelige for bestemte sygdomme eller omvendt.

- Men proteiner er stadig meget vigtige for palæontologer, fordi proteiner kan overleve meget længere end aDNA og give ny information om arters stamtræ, siger Ryan Sinclair Paterson.

Mikkel Heide Schierup har store forventninger til studier af gamle proteiner, som åbner nye muligheder for at gå meget længere tilbage i tiden end med DNA.

- Med yderligere forbedringer af både eksperimenter og analyser er jeg overbevist om, at proteiner kan lære os meget nyt om evolution, siger han.

Lang vej til dinosaurerne

Tilbage til Jurassic Park-filmene.

Med den nye rekord på over 20 millioner år gammelt protein kommer virkelighedens forskere så tættere på at kunne sekventere dinosaur-protein?

- Jurassic Park er det åbenlyse sted, tankerne går hen, medgiver Ryan Sinclair Paterson.

Men med 20 millioner år tilbage i tiden er vi stadig »ikke engang tæt på«, slår han fast.

Dinosaurerne uddøde for 65 millioner år siden.

- Så vi har lang vej endnu, siger han.

Han kan være i tvivl, om det nogensinde bliver muligt. I hvert fald kræver det, at udstyr og faciliteter, som proteinforskere som ham selv har adgang til, bliver lige så optimeret og ’next-generation’ som DNA-forskernes.

Indtil da mener han, at man skal bruge studiet til at rette forskningsfokus på de arktiske egne.

- Canada og Grønland ser ud til at være de helt rigtige steder at lede efter protein fra den dybe fortid. De steder kan være rige skatkamre, siger han.

Professor Mikkel Heide Schierup tror på flere rekorder i fremtiden.

- Rekorder er jo til for at blive slået, siger han.

- Så med de helt rette prøver, måske fra Arktis, kan vi nok komme endnu længere tilbage i tiden.

De to studier er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature.