¿Pueden los humanos realmente resucitar a los dinosaurios?
¿Podrán realmente los humanos resucitar a los dinosaurios?
Desde que se estrenó el primer "Parque Jurásico" en 1993, además del estreno de "Jurassic World - Fallen Kingdom" ayer, se han estrenado cinco películas con temas de series. Aunque las películas de Jurassic Park son 100% películas de entretenimiento, hay una seria pregunta científica detrás de toda la serie:
¿Podemos copiar a los dinosaurios?
En la película, la empresa biológica InGen encontró accidentalmente ámbar que contenía mosquitos de la era de los dinosaurios mientras excavaba en busca de fósiles de dinosaurios. Los científicos utilizaron el ADN de la sangre de los dinosaurios en los mosquitos para resucitar a los dinosaurios extintos.
Laboratorio de genes de Jurassic World
En "Jurassic World 1", la cuarta película de la serie, los científicos incluso utilizaron tecnología de edición de genes para transformar los genes de varios organismos. Los genes se fusionaron. en el genoma del dinosaurio para crear Indominus rex, un dinosaurio carnívoro enorme y feroz. Según la breve introducción y los clips de la película, el Indominus rex es una fusión de genes de al menos Tyrannosaurus, Velociraptor, rana arborícola y otras especies.
La película Jurassic Park es una muy buena película de ciencia ficción. Aunque no se puede decir que sea una "ciencia ficción dura" completa, todavía tiene una sólida base científica para explicar el trasfondo de la historia. .
Si la secuenciación del ADN antiguo, la edición de genes/genomas, la clonación biológica y otras tecnologías parecían casi imposibles en 1993, parece que 25 años después, ya no están tan lejos, incluso hemos implementado bastantes. pocos de ellos.
Tecnología del ADN
El ADN, ácido desoxirribonucleico, es una macromolécula que transporta el material genético biológico y es la unidad componente de los genes. Se almacena principalmente en el núcleo, así como en las mitocondrias y los cloroplastos. También hay una pequeña distribución en orgánulos. Se puede decir que el genoma de un individuo biológico porta casi toda la información genética del individuo al nacer. Después de décadas de arduo trabajo, hoy hemos obtenido la información del ADN de una gran cantidad de organismos, incluidos los humanos. Incluso hemos reconstruido los genomas de muchos organismos antiguos extintos, incluidos nuestros parientes cercanos, los neandertales (Homo neanderthalensis). el mamut (Mammuthus).
Hoy, analicemos seriamente cómo resucitar un dinosaurio desde una perspectiva científica.
¿La forma correcta de resucitar dinosaurios?
Se puede pensar que si las condiciones son las adecuadas y hay suficiente suerte, podremos extraer ADN de fósiles de dinosaurios y dar el primer paso hacia la resurrección de los dinosaurios.
Pero, lamentablemente, esto es casi imposible. Como macromolécula biológica, el ADN se vuelve muy frágil cuando se separa de los organismos vivos. El ADN de nuestro cuerpo también sufre varias mutaciones todos los días. Sólo confiando en la perfecta función de reparación del ADN en los organismos se puede continuar con la información genética. Una vez que un organismo muere, el ADN expuesto al entorno natural se degrada rápidamente.
En la naturaleza, incluso en un ambiente seco y de baja temperatura ideal, la vida media del ADN es sólo de unos 500 años, lo que significa que cada 500 años, el contenido efectivo de ADN se convertirá en la mitad de su valor original. Después de 100.000 años, se puede decir que el ADN de un organismo se ha descompuesto hasta quedar casi en nada, razón por la cual rara vez vemos artículos que informen sobre ADN antiguo que tenga más de 100.000 años.
El último dinosaurio no aviar (Dinosaurio no aviar) se extinguió a finales del período Cretácico, hace 66 millones de años. Si desea extraer ADN eficaz de fósiles de dinosaurios o sangre de mosquitos en ámbar, encontrará información. tarea imposible ahora.
Daño y reparación del ADN
Edición genética y biología sintética
Si no podemos extraer fragmentos de ADN de dinosaurio de los fósiles, entonces, si lo pensamos de otra manera, ¿podremos ¿Se puede sintetizar el genoma de los dinosaurios desde cero? En teoría, esto es posible, si no se consideran modificaciones genéticas complejas, el ácido desoxirribonucleico del ADN está compuesto de monómeros de nucleótidos. Las moléculas de nucleótidos están compuestas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base. Hay cuatro tipos de nucleótidos que forman el ADN. La única diferencia es la base.
Hay cuatro bases en el ADN: A, G, C y T. Si se conoce la secuencia, podemos sintetizar químicamente una secuencia genética específica desde cero (síntesis de novo).
La biología sintética es una disciplina emergente y en rápido desarrollo que utiliza un enfoque modular para diseñar, transformar y sintetizar componentes biológicos, y puede combinar componentes biológicos para formar redes reguladoras biológicas funcionales. En pocas palabras, la biología sintética trata las secuencias de genes como partes y, al combinar estas partes para obtener las funciones requeridas, o incluso obtener "vida artificial", son como bloques de construcción. Entre ellos, los componentes biológicos pueden existir en el cuerpo, optimizarse artificialmente o incluso diseñarse desde cero.
Biología Sintética
El 20 de mayo de 2010, un equipo de investigación liderado por el biólogo estadounidense Craig Venter informó del primer caso en la revista Science. Las células artificiales son las primeras células autorreplicantes jamás creadas. por humanos. Llamaron a la célula "Synthia", que significa niño artificial. "Cynthia" tiene alrededor de 900 genes y la secuencia completa del genoma contiene más de 1 millón de pares de bases. Pero "Cynthia" es una célula procariótica, que carece de estructura nuclear y de muchos orgánulos eucariotas esenciales.
El 10 de marzo de 2017, también en la revista Science, científicos chinos anunciaron que habían sintetizado artificialmente cuatro cromosomas del organismo eucariota Saccharomyces cerevisiae, lo que marcó que los científicos ahora tienen la capacidad de sintetizar grandes fragmentos del activo. Los cromosomas de las células eucariotas son sin duda un gran paso para la humanidad en el camino hacia la "vida sintética".
El tamaño de un único cromosoma de Saccharomyces cerevisiae es de aproximadamente 1 millón de pares de bases, y el tamaño total del genoma es de unos 12 Mb, lo que equivale a unos 12 millones de pares de bases, mientras que el tamaño del genoma humano es de 3 Gb. Entre los animales vivos, los tamaños del genoma de las aves y los cocodrilos, que están estrechamente relacionados con los dinosaurios no aviares, también son del orden de Gb. Los genomas de los pollos son ligeramente mayores que 1 Gb, y los de los cocodrilos son de aproximadamente 2,5 Gb.
Podemos especular que el tamaño del genoma de los dinosaurios también debería ser del orden de 1 a varios Gb, pero por un lado, ¿cuántos cromosomas tienen los dinosaurios, la longitud de cada cromosoma y la longitud máxima de cada cromosoma? información crítica sobre la secuencia genética? No sabemos nada. Por otro lado, sigue siendo muy difícil sintetizar artificialmente decenas o cientos de cromosomas del tamaño de Mb.
Dado que la síntesis de novo no es factible ahora, ¿podemos modificar los genomas de animales más cercanos a los dinosaurios para obtener un "pollo dinosaurio" o un "cocodrilo dinosaurio"? De hecho, hace mucho tiempo se propusieron proyectos similares que ya se han puesto en práctica.
Puede que sea diferente de lo que todo el mundo imagina. La "resurrección de los dinosaurios" casi no tiene mercado en la investigación seria sobre dinosaurios. Es algo similar al tema de las "naves espaciales de luz más rápida" en la investigación aeroespacial. Aunque es atractivo y atractivo, la viabilidad práctica es muy baja. Experimentos como el del "pollo dinosaurio" también están destinados al estudio de la biología del desarrollo. El propio investigador no ha mostrado mucho interés por el tema de la "resucitación de los dinosaurios".
Volviendo a la pregunta, en 2015, el equipo de investigación de Bhuart-Anjan Bhullar en la Universidad de Yale utilizó la edición genética de embriones de pollo para retener los dientes que originalmente desaparecieron durante el desarrollo (consulte el final del artículo para conocer la enlace original) ).
Experimento con embriones de pollo de Anjan en 2015. De izquierda a derecha: pollo, grupo experimental, caimán
Sin embargo, debido a cuestiones bioéticas, estos embriones de pollo finalmente no se convirtieron en "pollos dinosaurios".
El propio Anjan expresó que no quería crear una especie similar al "pollo dinosaurio" y no estaba interesado en resucitar dinosaurios. Su equipo de investigación sólo quería entender cómo giraban las bocas llenas de dientes de los dinosaurios. en aves durante el proceso de evolución. Teóricamente es posible modificar los genomas de las aves modernas para crear una criatura que se parezca más a un dinosaurio que a un pájaro, pero actualmente eso es casi imposible.
En el proceso de transformación de los dinosaurios no aviares en aves, al menos cientos de características han cambiado. Detrás de cada característica se encuentra el resultado de la regulación simultánea de múltiples genes. Hoy en día no hay forma de hacerlo. descifrar completamente estas complejas redes reguladoras, y la ontogenia de los organismos requiere la regulación precisa de una gran cantidad de genes en orden temporal y espacial. La modificación precipitada de algunas secuencias puede conducir al colapso de todo el sistema.
Es como si tuviéramos un libro, pero no hay forma de leerlo correctamente, por lo que no hay forma de modificar el contenido del libro. Por otro lado, la tecnología actual de edición de genes todavía tiene grandes dificultades para cambiar múltiples secuencias al mismo tiempo o sintetizar secuencias de ADN a escala genómica.
Tecnología de clonación
El primer animal clonado del mundo fue la oveja clonada "Dolly", que nació en 1996 (anunciada por los medios en 1997). Posteriormente, la gente la clonó con éxito. mamíferos, incluidos cerdos, vacas y monos.
Clonar ovejas
Si miras de cerca, encontrarás que la lista de organismos que han sido clonados no incluye reptiles (incluidas las aves), una gran categoría de organismos que ponen huevos. . Principalmente por las siguientes razones:
1. Los métodos reproductivos de los reptiles (incluidas las aves) son muy diferentes a los de los mamíferos. La diferencia más importante es que el desarrollo embrionario de los mamíferos se completa en el útero materno. y las trompas de Falopio El desarrollo embrionario de la mayoría de los reptiles se completa en huevos, y nuestra tecnología actual no tiene forma de replicar un "óvulo". Al mismo tiempo, la estructura de los óvulos de las aves también es muy diferente a la de los mamíferos, lo que hace muy difícil extraer el núcleo celular original e implantar uno nuevo.
2. En comparación con los mamíferos, sabemos muy poco sobre los genes y los métodos reproductivos de los reptiles, lo que ha causado muchas dificultades en los detalles técnicos.
3. La mayoría de los animales de ganado son mamíferos, que han recibido mucha más atención que otros grupos de organismos, lo que ha resultado en una inversión en investigación relativamente pequeña.
Basándonos en materiales fósiles, creemos que los dinosaurios eran animales que ponían huevos. Si queremos resucitar a los dinosaurios, ya sea modificando el genoma de los organismos existentes o sintetizándolos desde cero, los huevos son un paso que no se puede dar. omitido.
El primer paso para resucitar dinosaurios debería ser la clonación de criaturas parecidas a los dinosaurios, como pollos y cocodrilos, seguido de la investigación genética. Quizás algún día la biología sintética nos permita construir vida como queramos, al igual que los ladrillos de Lego. En el laboratorio, podremos crear el feroz Tyrannosaurus rex y el alto Diplodocus, y también podremos resucitar a aquellos que murieron por nuestra culpa. Por supuesto, habrá muchas cuestiones biológicas complejas involucradas, así como cuestiones como la ética, la protección ecológica, etc., pero en cualquier caso, nuestra imaginación y creatividad no deben verse limitadas.