Puheet ”chickenosauruksesta” valaisivat tiedemaailmaa viime viikolla, kun tutkijat ilmoittivat muokanneensa kanan alkion nokan muistuttamaan dinosauruksen esi-isien kuonoa. Mutta vaikka jotkut asiantuntijat ovat ylistäneet saavutusta, nokka on vain yksi monista muutoksista, joita tarvitaan kanan muuttamiseksi dinosaurukseksi.
Miten lähellä tutkijat ovat näiden esteiden vuoksi dino-kanan luomista?
”Määrällisestä näkökulmasta katsottuna olemme 50-prosenttisesti perillä”, sanoo Jack Horner, paleontologian professori Montanan osavaltionyliopistosta ja paleontologian konservaattori Kalliomuseossa.
Horner on jo pitkään kannattanut ajatusta kanan muokkaamisesta dinosauruksen näköiseksi, ja toisin kuin viimeisimmän tutkimuksen tutkijat, hän itse asiassa haluaa kasvattaa elävän kanan. Ja miksi pysähtyä siihen? Ymmärtämällä, miten ja milloin tiettyjä molekyylimekanismeja muokataan, lukemattomat muutokset voisivat olla käden ulottuvilla. Kuten Horner huomautti, pimeässä hehkuva yksisarvinen ei ole poissuljettu mahdollisuus.
Hornerin mukaan niin sanotun chickenosauruksen tekemiseen tarvitaan neljä suurta muutosta. Jotta kanasta tulisi dinosauruksen kaltainen peto, tutkijoiden pitäisi antaa sille hampaat ja pitkä häntä sekä muuttaa sen siivet takaisin käsiksi ja käsiksi.
Olemus tarvitsisi myös muunnellun suun – minkä viimeisimmän tutkimuksen tehneet tutkijat onnistuivat hänen mukaansa.
”Tämä dino-kanaprojekti – voimme verrata sitä kuuprojektiin”, Horner sanoi Live Science -lehdelle. ”Tiedämme, että pystymme siihen; on vain … joitakin valtavia esteitä.”
Haasteet edessä
Yksi noista ”valtavista esteistä” poistui viimeisimmässä tutkimuksessa, joka julkaistiin 12. toukokuuta Evolution-lehdessä ja jossa tutkijat muuttivat kanan nokat dinojen kuonoksi. Mutta tähänkin näennäisen pieneen askeleeseen tarvittiin seitsemän vuoden työ. Ensin tutkijat tutkivat nokan kehitystä kanojen ja emujen alkioissa ja kuonon kehitystä kilpikonnien, alligaattoreiden ja liskojen alkioissa.
On todennäköistä, että miljoonia vuosia sitten linnuilla ja matelijoilla oli samankaltaiset kehityspolut, jotka antoivat niille kuonot, mutta ajan mittaan molekyylimuutokset johtivat siihen, että linnuille kehittyi nokka, tutkijat sanovat.
Tutkijoiden on vaikea saada vertailtavaksi nykyeläinten, kuten krokotiilien, alkioita, koska he joutuvat etsimään tarhoja, joissa niitä kasvatetaan. Ja sitten molekulaarinen työ – sen määrittäminen, mitkä kehitysreitit ovat erilaisia, miten ne eroavat toisistaan ja mikä niitä ohjaa – voi viedä ”lukemattomia tunteja ja satoja kokeita muutamaa onnistunutta koetta varten”, sanoi tutkimuksen johtava tutkija Bhart-Anjan Bhullar, paleontologi ja kehitysbiologi, joka työskentelee tällä hetkellä Chicagon yliopistossa ja on ristiinkutsuttuna Yalen yliopistossa, jossa hän aloittaa täysipäiväisenä tiedekuntana. ”Se on tavallaan sama kuin fossiililöytö.”
”Fossiililöytöään” varten tutkijat tarvitsivat laajan fossiilisen aineiston linnuista ja niiden esi-isistä nähdäkseen, miltä linnut näyttivät evoluutionsa eri vaiheissa.
”Sinun on ymmärrettävä, mitä olet jäljittämässä, ennen kuin yrität jäljittää sitä”, Bhullar kertoi Live Science -lehdelle.
Bhullar, hänen väitöskirjaohjaajansa Arkhat Abzhanov, kehitysbiologi Harvardin yliopistosta, ja heidän tiimitoverinsa keskittyivät kahteen geeniin, jotka ovat aktiivisia kasvojen kehityksessä. Kumpikin geeni koodaa proteiinia, mutta proteiinit – jotka toteuttavat geenien työtä – osoittivat erilaista toimintaa nykyajan kanan ja matelijoiden alkionkehityksessä, tutkijat havaitsivat. Kun tutkijat estivät näiden kahden proteiinin aktiivisuuden kanoissa, linnut kehittivät rakenteita, jotka muistuttivat kuonoja, eivät nokkia.
Odottamaton löytö
Ja sitten se odottamaton löytö, joka paljasti käsillä olevan monimutkaisen tehtävän: Kun ryhmä muutti kanan alkioiden nokat kuonoiksi, se muutti epähuomiossa myös kanan suulakihalkiota eli suukattoa.
Lintujen alkioiden suulakihalkio sen sijaan oli leveä ja litteä, ja se liittyi ”muuhun kalloon tavalla, jolla esi-isien matelijoiden suulakihalkio liittyi, mutta lintujen suulakihalkio ei”, Bhullar sanoi. ”Lintujen suulakihalkio on todella pitkä ja ohut, eikä se liity juurikaan kallon muihin luihin”, Bhullar sanoi. Itse asiassa linnut pystyvät nostamaan yläleukansa ylös alaleuastaan riippumatta – kyky, jota ei ole nähty useimmilla muilla selkärankaisilla.
Muuttamalla nokkaa tutkijat siis muuttivat myös suulakihalkion. Kun tutkijat palasivat takaisin fossiilirekisteriin, he huomasivat, että kuono ja suulakihalkio näyttivät muuttuvan yhdessä koko evoluution ajan. Esimerkiksi 85 miljoonaa vuotta vanhalla fossiililla linnun kaltaisesta olennosta, jolla oli hampaat ja alkeellinen nokka, oli myös linnun kaltainen suulaki, he sanoivat.
Mutta vielä vanhemmassa fossiilissa suulakihalkio ei ollut muuttunut, eikä myöskään nokka, Bhullar sanoi.
”Osa tätä on sen kokeellinen todentaminen, pystyvätkö näkemämme molekyylimuutokset todella muuttamaan anatomiaa ennustamillamme tavoilla”, Bhullar sanoi. ”
Mutta hänen tavoitteensa ”on yksinkertaisesti ymmärtää mahdollisimman syvällisesti molekyylimekanismeja suurten evoluution siirtymien takana”, hän sanoi. Hän ei ole kiinnostunut tekemään ”enemmän nonavian, dinosauruksen kaltaista lintua.”
Toimii se?
Mutta Horner on kiinnostunut tekemään niin sanotun chickenosauruksen. Hänen ryhmänsä työskentelee parhaillaan antaakseen kanalle pitkän hännän – hänen mukaansa se on kiistatta monimutkaisin osa dino-kanan tekemisessä. He esimerkiksi seuloivat juuri hiirten geenejä selvittääkseen, minkälaiset geneettiset reitit estävät hännän kehittymisen. Tämä tieto voisi auttaa heitä keksimään, miten hännän kasvu voidaan käynnistää, hän sanoi.
Mutta nähtäväksi jää, miten kanat reagoivat häntään, käsivarsiin, sormiin ja hampaisiin, Bhullar sanoi.
Mutta toisaalta kanat saattavat olla joustavia olentoja. ”Se, että olet muuttanut yhden osan, ei tarkoita, että eläin pystyy käyttämään sitä tai pystyy käyttämään sitä oikein”, hän sanoi. ”Voit ehkä antaa kanalle sormet, mutta jos sormissa ei ole oikeita lihaksia tai jos hermosto ja aivot eivät ole kunnolla kytketty käsittelemään kättä, jossa on erilliset sormenpäät, joudut ehkä tekemään huomattavan määrän lisäsuunnittelua.”
”Ihmiset myös toisinaan aliarvioivat elimistön muovautuvuutta”, Bhullar sanoi. ”On hämmästyttävää, miten paljon kompensaatiota tapahtuu, ja erityisesti hermosto on hyvin muovautuva.”
Bhullar sanoi, että jos dinosaurusten kaltaiset piirteet, kuten kuono ja hampaat, palautettaisiin, hän ihmettelee, ”eikö aivot kytkeytyisi uudelleen jollakin tavalla, joka mahdollistaisi sen, että nämä eläimet voisivat käyttää näitä piirteitä”.”
Horner vertasi dinosauruksen kaltaisen hännän antamista kanalle siihen, että susi kasvatettaisiin chihuahuaksi, paitsi että se tapahtuisi nopeammassa aikataulussa.
”Meillä on jo nyt kaikenlaisia geneettisesti muunneltuja eläimiä, jotka ovat syntyneet pelkän jalostuksen ansiosta”, hän sanoi. ”Teemme dino-kanan ja teemme pimeässä hehkuvan yksisarvisen. Periaatteessa voimme tehdä mitä tahansa, kunhan ymmärrämme geenejä.”
”Ja kysymys kuuluu: ”Miksi kukaan välittäisi, jos ei välitä chihuahuasta?”” Horner lisäsi.
Hornerille chickenosaurus on vastaus kaikkein suurimpaan kysymykseen.
”Jokaisen meistä, joka on utelias siitä, miten me kaikki olemme tulleet tänne ja mistä kaikki on peräisin, on oltava kiinnostunut evoluutiobiologiasta”, Horner sanoi. ”Se on pohjimmiltaan elämän suunnitelma tällä maapallolla.”
Seuraa Laura Geggeliä Twitterissä @LauraGeggel. Seuraa Live Sciencea @livescience, Facebook & Google+. Alkuperäinen artikkeli Live Science.
Uudemmat uutiset