O problema dos ossos de dinossauro

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(Créditos: Divaneth-Dias/Getty Images)

Traduzido por Julio Batista
Original de Jacinta Bowler para o ScienceAlert

Insetos sugadores de sangue, presos em âmbar por milhões de anos, extraídos por causa de seus buchinhos cheios de sangue, com o sangue analisado em busca de DNA antigo.

À primeira vista, a explicação científica para o renascimento dos dinossauros em Jurassic Park não parece muito sólida. Foi considerada uma possibilidade genuína na época em que o livro foi escrito.

Só há um problema – preso no âmbar ou não, o DNA não gosta de ficar por muito tempo. Mesmo nas melhores condições, os cientistas estimam que o DNA legível se degrada completamente em 1,5 milhão de anos, no máximo.

O impacto do asteroide que exterminou os dinossauros ocorreu há 65 milhões de anos, então há dezenas de milhões de anos nesse meio-tempo, o que significa muita degradação do DNA.

Qualquer cientista que você quiser perguntar lhe dirá que Jurassic Park é o único lugar onde você verá dinossauros clonados em um futuro próximo. Mas isso não quer dizer que os paleontólogos concordem totalmente sobre o que constitui o material genético decifrável mais antigo do mundo.

“Dizem que você pode clonar um dinossauro – isso é Jurassic Park, não é ciência”, disse a paleobióloga Alida Bailleul, da Academia Chinesa de Ciências, ao ScienceAlert.

“Não estamos fazendo isso para clonar um dinossauro… estamos apenas tentando entender se podemos obter acesso a parte do material genético.”

Bailleul se tornou uma das faces da discussão nesta área da paleontologia, após descobrir o que ela acredita ser o DNA parcialmente intacto mais antigo já encontrado em um espécime do dinossauro Hypacrosaurus.

Montagem do esqueleto do Hypacrosaurus altispinus. (Créditos: Etemenanki3/Wikimedia/CC BY-SA 4.0)

Nas últimas décadas, inúmeras descobertas atrasaram a data do mais antigo material genético legível.

Em 2013, um fóssil de cavalo de 700.000 anos congelado em pergelissolo se tornou o DNA mais antigo já sequenciado. Antes disso, o genoma sequenciado mais antigo era dos restos mortais de um Denisovano de 80.000 anos.

Então, no início deste ano, os cientistas anunciaram que haviam sequenciado o DNA de um dente de mamute de 1,2 milhão de anos – que atualmente detém o recorde do DNA mais antigo recuperado e sequenciado.

Devido à fragilidade do DNA, alguns cientistas acham que pode ser o mais antigo que obteremos, pelo menos em termos de material genético decifrável que não está tão degradado a ponto de ser inútil.

O DNA tem meia-vida de 521 anos, o que significa que, após 521 anos, metade das ligações em sua estrutura molecular se quebram. Após 1.042 anos, metade desse restante também teria desaparecido.

Em condições de preservação absoluta, a última ligação se quebraria após 6,8 milhões de anos, mas é provável que você tenha muitos problemas para ler qualquer coisa depois de cerca de um milhão de anos, dizem os pesquisadores.

“Eu não acho que nada mais do que isso possa ser confiável”, disse a especialista em DNA antigo Sally Wasef, da Universidade Griffith, na Austrália, ao ScienceAlert.

“E não é apenas que não seja confiável. É sobre quanta informação ele forneceria a você. Pode ser um pequeno pedaço preservado, mas seria o suficiente para lhe fornecer boas informações?”

O genoma de cada ser humano é composto de 3,2 bilhões de ‘pares de bases’, os blocos de construção do DNA (ácido desoxirribonucléico) que codificam nossas instruções genéticas. Cada ser vivo no planeta usa esses pares de bases de DNA para armazenar suas informações genéticas, e a maioria dos mamíferos tem um número semelhante de pares de bases para codificar todos os nossos fios de cabelo/pelo, nadadeiras ou chifres.

Para descobrir a maioria das diferenças físicas entre duas pessoas, você pode analisar pequenas mudanças nesses pares de bases, chamadas de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs). Em algumas doenças, apenas um SNP será alterado, enquanto a cor dos olhos pode envolver múltiplos SNPs, e algumas características de toda uma população podem sofrer centenas dessas pequenas alterações.

Em outras palavras, se você fornecesse uma amostra de seu DNA a uma empresa de testes genéticos como a 23andMe, eles examinariam 640.000 de seus SNPs – o que parece muito, mas eles estão analisando apenas cerca de 0,02 por cento de todo o genoma.

Com tanta complexidade em um genoma, as coisas se complicam rapidamente se bilhões desses pares de bases se degradam, deixando apenas partes do quebra-cabeça para trás que oferecerem informações genéticas físicas.

Impressão artística do Hypacrosaurus altispinus. (Créditos: ABelov2014/CC BY 3.0)

Wasef usa a analogia de nosso DNA ser como um disco rígido de computador. “Se o disco rígido estiver em um local seguro, onde não esteja exposto a uma série de fatores que o danificam, ele estará bem preservado”, explica ela.

“Mas, uma vez que este disco rígido é atacado por um vírus, você começa a ter seus dados devorados.”

Até mesmo o DNA de cavalo de 700.000 anos, muito bem preservado, foi corrompido o suficiente para ter que ser cuidadosamente costurado pelos pesquisadores da Universidade de Copenhague, ao mesmo tempo em que foi removido qualquer DNA bacteriano que estava misturado dentro da amostra.

No final, apesar dos esforços, a equipe – liderada pelo antropobiólogo Ludovic Orlando – conseguiu recuperar apenas 73 proteínas, muito longe das 20 mil ou mais que compõem todo o genoma do cavalo.

Claro, identificar 73 proteínas é uma grande conquista se você deseja analisar mudanças genômicas em espécies de cavalos ao longo dos tempos. Mas para tentar algo como a clonagem, você precisa conhecer cada par de bases do genoma – portanto, não veremos nenhuma espécie de cavalo do passado galopando por aí tão cedo.

A clonagem de um dinossauro, então, está totalmente fora de cogitação, e dada a vida finita do DNA, não parece provável que sobraria qualquer DNA de dinossauro útil para ser descoberto de qualquer maneira.

No entanto, Bailleul e sua equipe descobriram recentemente algo que desencadeou tanto entusiasmo quanto ceticismo na antiga comunidade de pesquisa de DNA – sinais de DNA dentro de um fóssil de dinossauro, milhões de anos após sua data de validade.

Ao analisar um dinossauro bebê chamado Hypacrosaurus do final do período Cretáceo, eles encontraram cartilagem incrivelmente bem preservada. Dentro da cartilagem, eles descobriram estruturas semelhantes a células que incluíam material semelhante ao DNA nos testes realizados.

“Isolamos algumas células do dinossauro e as marcamos com um marcador de DNA”, disse Bailleul.

“Dentro das células dos dinossauros, parece que ainda há algum material que reage com o marcador de DNA.”

Estruturas semelhantes a cromossomos do dinossauro Hypacrosaurus. (Créditos: Bailleul et al., National Science Review, 2020)

Só há um problema: o dinossauro em questão tem entre 74 e 80 milhões de anos – muito velho para ainda ter DNA intacto.

Por causa disso, as descobertas causaram alguma controvérsia no mundo da paleontologia, com muitos pesquisadores acreditando que a amostra é muito velha para ser DNA genuíno de dinossauro e os resultados provavelmente refletiriam alguma forma de contaminação genética moderna nas amostras.

Infelizmente, não há como verificar o resultado. Ao trabalhar com uma quantidade muito pequena de DNA em potencial, os métodos que os cientistas usam são destrutivos – o que significa que as amostras são destruídas enquanto estão sendo analisadas.

Em outras palavras, você precisa saber o que deseja alcançar antes de começar.

“Tem que ser um objetivo muito bom, ou você está apenas desperdiçando a amostra para provar que o DNA pode ter sobrevivido”, explica Wasef.

Apesar das dúvidas de outros pesquisadores, Bailleul ainda pensa que é o DNA real de um dinossauro que sua equipe encontrou – não a contaminação das amostras.

“Todo mundo diz: ‘Ok, não há mais DNA depois de 1 milhão de anos, ele fica muito degradado, muito modificado, você não consegue nada.’ E ainda, aqui temos esta amostra”, disse ela.

“Não faz sentido científico dizer que é contaminação … [O DNA contaminado] não estaria apenas dentro da célula. E também estaria por toda parte.”

Mas o DNA não é a única maneira de encontrar informações genéticas sobre criaturas antigas.

Em 2019, a mesma equipe que analisou o DNA do cavalo anunciou que havia extraído informações genéticas do esmalte do dente de uma espécie de rinoceronte com 1,77 milhão de anos.

Em vez de olhar para o próprio DNA, a equipe analisou as proteínas, determinou os aminoácidos e fez a engenharia reversa de uma pequena sequência de DNA a partir dessa informação.

“As pessoas estão olhando para a proteína antiga como uma nova ferramenta para chegar onde o DNA antigo não chega”, disse Wasef.

Infelizmente, a proteína antiga tem problemas semelhantes ao DNA degradado. Você pode saber algumas informações da reconstrução do DNA da proteína, mas é apenas uma pequena (e não exata) amostra do genoma.

Por exemplo, cada par de base (ou letra) em um genoma trabalha com os pares de base próximos a ele para fazer estruturas cada vez maiores. Grupos de três pares de bases codificam para aminoácidos específicos, que então codificam para proteínas específicas. Mas há redundâncias e duplicatas neste código, portanto, trabalhar retrocedendo ao passado é complexo.

“A combinação de letras do DNA pode formar diferentes aminoácidos, e esses diferentes aminoácidos podem produzir a mesma proteína”, explica Wasef.

“Então, você realmente não pode traduzir a mesma proteína de volta ao DNA.”

Transcrição, tradução de DNA e enovelamento de proteínas. (Créditos: Biology Corner/CC BY-NC-SA 4.0)

Apesar dessas questões, muitos cientistas pensam que a proteína antiga é realmente a próxima fronteira da pesquisa da genética antiga. Você ainda pode recuperar informações importantes dessas proteínas fossilizadas, e algumas informações são melhores do que nada.

Em 2016, os cientistas encontraram proteínas de 3,8 milhões de anos em ovos de avestruz. Embora a proteína não tenha sido sequenciada nesse caso, ainda mostra que a proteína tem uma vida útil muito mais longa do que o DNA.

No momento, as técnicas que temos disponíveis para analisar proteínas devem aumentar a idade estudada do sequenciamento genético mais antigo em alguns milhões de anos, embora ainda não se saiba se isso se estenderá até o reinado dos dinossauros.

No entanto, tanto Wasef quanto Bailleul acreditam que as tecnologias que capacitam a pesquisa genética antiga estão melhorando rapidamente. Só porque não podemos fazer isso hoje, não significa que não poderemos fazer amanhã.

“Quando as pessoas me perguntam: ‘É impossível obter DNA antigo de dinossauros?’, Eu digo que sim”, explica Wasef.

“Mas quando comecei a estudar DNA antigo em 2009, o que estamos fazendo agora era considerado impossível.”