از پروتئین‌های دایناسوری چه چیزهایی یاد می‌گیریم؟
مجله علمی ایلیاد - ممکن است DNA تمام توجهات را به سمت خود جلب کند، ولی کارهای اصلی را پروتئین‌ها انجام می‌دهند. مطالعات اخیر تأیید کرده است که پروتئین‌ها قابل استخراج هستند. این پروتئین‌ها توسط DNA رمزنگاری شده‌اند و همه‌ی عملکردهایی که باعث زنده ماندن سلول‌ها می‌شوند را انجام می‌دهند. اخیراً پروتئین‌هایی از استخوان دایناسوری متعلق به ۸۰ میلیون سال پیش استخراج شده است که موجب ایجاد سؤال درباره‌ی همه چیز از سیر تکامل گرفته تا مواد زیستی و زندگی ماورای سیاره‌ی زمین شده است.
«مری شویتزر» پروفسور زیست‌شناسی از دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، کار خود را در آوریل ۲۰۱۷ در نشست سالانه‌ی جامعه‌ی کالبدشناسان آمریکا در شیکاگو با عنوان «روش‌های بازیابی، استخراج و استفاده از پروتئین‌های دایناسورها» ارائه داده است. شویتزر می‌گوید: «وقتی که به پروتئین‌ها فکر می‌کنید، این‌ها در واقع پیام‌های DNA هستند که می‌توان گفت چیزی است که انتخاب‌های طبیعی بر پایه‌ی آن کار می‌کند. توالی پروتئین‌ها نیز مانند DNA می‌تواند برای تولید «درخت خویشاوندان» اعضای مختلف بدن مورد استفاده قرار گیرد. بهسازی‌های روی پروتئین‌ها که در DNA قابل مشاهده نیست و نمی‌توان آن‌را فقط از توالی DNA پیش‌بینی کرد، می‌تواند چگونگی عملکرد پروتئین را شرح دهد؛ چرا که عملکرد پروتئین توسط ساختار سه‌بعدی آن مشخص می‌شود.»
به‌عنوان مثال، اگر شما آمینواسیدی یافتید که یک گروه OH به آن وصل شده است، می‌توانید تقریباً مطمئن باشید که کولاژن در آنجا وجود دارد. کولاژن ترکیبی است که پوست و بافت‌های اتصال‌دهنده‌ی دیگر را به هم متصل نگه می‌دارد. از نقطه نظر عملکرد و سیر تکاملی، تغییرات درون DNA در طول زمان اگر با تغییرات پروتئینی همراه نباشد، اهمیت ندارد. به‌عنوان نتیجه، مطالعه‌ی تغییرات پروتئین‌ها در طول زمان به نسبت مطالعه‌ی تغییرات DNA، می‌تواند منجر به کسب اطلاعات بیشتری شود.
پروتئین‌ها همچنین می‌توانند در مورد سن و سال نمونه و یا محیطی که آن موجود در آن زندگی کرده و یا دفن شده است، شواهدی ارائه دهند. چیزی که محققین بسیار مشتاق‌اند، بدانند این است که چه چیزی باعث می‌شود بعضی از پروتئین‌ها شکسته شوند؛ ولی پروتئین‌های دیگر به مدت طولانی دست نخورده باقی بمانند. شویتزر و دیگران دریافته‌اند که به نظر می‌رسد حداقل تعدادی از انواع پروتئین‌ها ده‌ها میلیون سال دست نخورده و ثابت باقی می‌مانند، در صورتی که DNA این‌چنین نیست. این موضوع باعث می‌شود کسب اطلاعات از پروتئین‌های استخوان‌های متعلق به سال‌های بسیار دور ساده‌تر باشد.
اکنون شویتزر و همکارانش مکرراً نشان داده‌اند که می‌توانند پروتئین‌ها را از استخوان‌های دایناسور استخراج کنند و شویتزر بر روی موضوع تحقیق جدیدی تمرکز کرده است. در وهله‌ی اول، وی توجه خود را به روش‌های مطالعه‌ی این پروتئین‌های باستانی جلب کرده است تا بدین طریق دیرینه‌شناسان بتوانند با کمترین آسیب به نمونه‌ها، بیشترین اطلاعات را کسب کنند. اسپکترومتری جرمی به‌عنوان روش اصلی مطالعه‌ی نمونه‌ها، زمان‌بر بوده و نمونه را تخریب می‌کند و به همین خاطر شویتزر و گروهش در حال کار بر روی ایجاد پایگاه‌داده‌ای از روش‌ها و معیارهایی هستند که به کمک آن، محققین دیگر بیشترین اطلاعات را از فسیل‌ها کسب کنند و استفاده از اسپکترومتری را در مواقع ضروری بهینه کنند. وی همچنین در نظر دارد که کار بر روی پروتئین‌ها را با دیگر بافت‌ها، محیط و نمونه‌های دایناسورها نیز بسط دهد.
موضوع دومی که شویتزر و گروهش روی آن تمرکز کرده‌اند، این است که دریابند دقیقاً چه پروتئین‌هایی می‌توانند به ما بگویند که ساختار سازنده‌ی آن‌ها کدام است. به‌عنوان مثال، آیا پروتئین‌ها می‌توانند درباره‌ی فیزیولوژی حیوانات نیز مانند ارتباطات تکاملی به ما اطلاعات بیشتری ارائه دهند؟ آیا می‌توانند نه تنها در مورد عملکرد پروتئین‌ها بلکه در مورد عملکرد بافت‌های ساخته شده توسط آن‌ها نیز اطلاعاتی ارائه دهند؟ در مورد رفتارهای تولید‌مثلی آن‌ها چطور؟ شاید بتوان از پروتئین‌ها برای مشخص کردن زمان ظهور گونه‌های تکاملی مختلف در تاریخچه‌ی زمین در نقاط گوناگون نیز استفاده کرد.
دیرینه‌شناسان علاقمند هستند که بدانند در عصر دایناسورها، زندگی به چه چیزی شباهت داشته است؛ ولی شویتزر اعتقاد دارد که این تحقیق می‌تواند برای زمان حاضر و حتی زمان‌های آینده نیز کاربرد داشته باشد. با علم به این که دایناسورها در بازه‌های زمانی مختلف تغییرات جهانی زندگی کرده‌اند، شاید بتوانیم به‌عنوان مثال یاد بگیریم که این تغییرات در مقیاس‌های مولکولی چه تأثیری بر آن‌ها داشته است و مقایسه کنیم که این تغیرات در انسان‌ها چه اثراتی بر جای گذاشته است. علاوه بر این، درک اینکه چه چیزی باعث می‌شود برخی از پروتئین‌ها سریعاً شکسته شوند و برخی از آن‌ها تا ابد سالم باقی می‌مانند، می‌تواند به محققین در زمینه‌ی مشخص کردن فرصت‌های جدید و هیجان‌انگیز در مورد توسعه‌ی داروها و یا توسعه‌ی مواد زیستی کمک کند.
شویتزر می‌گوید: «ما پلیمرهایی شفاف، انعطاف‌پذیر و توخالی داریم که به‌مدت بیش از ۸۰ میلیون سال وجود داشته‌اند. مطمئناً می‌شود برای آن کاربرد خاصی پیدا کرد.» به گفته‌ی شویتزر، روش‌های تحقیق مورد استفاده برای استخراج پروتئین‌ها از استخوان‌های باستانی در جستجو برای زندگی‌های ماورای سیاره‌ی زمین نیز می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. در واقع وارسی کردن استخوان‌های دفن شده در رسوبات مونتانا در جستجوی مولکول‌های زیستی کوچک، با نتایج بررسی‌های انجام شده روی رسوبات مریخ برای یافتن نشانه‌های زندگی خیلی متفاوت نیست.
نوشته: Experimental Biology 2017
ترجمه: امید محمدی - مجله علمی ایلیاد