Jak długo przetrwa DNA? Antarktyda może skrywać najstarsze próbki

Pierwsze organizmy na Ziemi, które według teorii abiogenezy wyewoluowały z materii nieożywionej ok. 3,5-4 mld lat temu, posiadały już mechanizm dziedziczenia. Mógł być on oparty na DNA lub prostszych molekułach, takich jak RNA. W rzeczywistości tego nie wiemy, bowiem nie zachowały się aż tak stare ślady tych substancji. Najstarsze DNA, jakie odkryli naukowcy, ma 2,4 mln lat. Starsze próbki najpewniej uległy rozerwaniu bądź też są na tyle rzadkie, że jeszcze nie udało się ludziom ich odnaleźć. Ale czy w ogóle jest czego szukać?

Rekordowo stare DNA sprzed 2,4 mln lat udało się naukowcom odczytać na podstawie próbek fauny i flory z Grenlandii w 2022 roku. Czy kwas deoksyrybonukleinowy jest w stanie przetrwać dłużej? Naukowcy twierdzą, że to zależy od wielu czynników. Generalnie im niższa temperatura, wilgotność i obecność bakterii, tym lepiej. Dokładna granica nie jest jeszcze znana, ale według dzisiejszego stanu wiedzy "jest to mniej niż ludzie myśleli na początku lat 90. i więcej niż myśleli na początku lat 2000." - twierdzi prof. Tom Gilbert, dyrektor Danish National Research Foundation Center for Evolutionary Hologenomics.

Co się zmieniło przez te dekady? Początek lat 90. to oczywiście wielki boom na dinozaury, do którego przyczynił się Jurrasic Park i zawarta w nim idea odtwarzania wymarłych gatunków na podstawie DNA - w tym przypadku pobranych z inkluzji w bursztynie. Ludzie zaczęli szukać skamieniałości sprzed kilkudziesięciu lub nawet kilkuset milionów lat (czyli z mezozoiku, w którym żyły dinozaury). W wielu przypadkach okazywało się jednak, że mają one zaledwie kilkadziesiąt tysięcy lat.

Gilbert wraz z zespołem przeprowadził w 2012 roku badanie, w którym na podstawie analizy DNA w kościach ptaków z ery kredy wywnioskował, że okres półtrwania DNA wynosi ok. 521 lat. Oznacza to, że w idealnych warunkach DNA może przetrwać maksymalnie 6,8 miliona lat. To zbyt krótko, by móc wskrzesić dinozaury.

Według modelu teoretycznego DNA może przetrwać maksymalnie 6,8 mln lat, więc to, że najstarsze DNA znalezione przez ludzi (2,4 mln lat) oraz najstarszy zsekwencjonowany genom (pochodzący od mamuta z Syberii sprzed 1,2 mln lat) pochodzą akurat z tego okresu, nie powinno specjalnie dziwić. Prof. Tom Gilbert uważa jednak, że w przyszłości ludzie będą mogli odkryć dużo starsze próbki DNA, np. w pokrywach lodowych Antarktydy, gdzie mają teoretycznie idealne warunki do przetrwania.

"Mówiąc szczerze, już w 2003 roku byłem pytany o to, ile może przetrwać DNA, a absolutna mądrość wszystkich ludzi znających temat kazałaby odpowiedzieć, że 100 tys. lat. Byliśmy więc już w błędzie o 20 rzędów wielkości" - wyjaśnia specjalista z dziedziny hologenomiki. Niewykluczone więc, że i dzisiejsze szacunki nie są dokładne i odkryjemy jeszcze w lodowcach starożytne DNA dużo starsze niż sprzed 6,8 mln lat. Prawdopodobnie jednak nie na tyle stare, by można było przeprowadzić sekwencjonowanie DNA dinozaurów - te wyginęły bowiem 66 milionów lat temu.

Najstarsze DNA człowieka zsekwencjonowane do tej pory ma 400 tysięcy lat i należy do przodka neandertalczyków i denisowian. Pochodzi z ich kości odkrytych w 2022 r. w podziemnej jaskini Sima de los Huesos w górach Atapuerca w Hiszpanii. Z kolei najstarsze DNA neandertalczyka wydobyto w 1997 r. ze skamieniałości sprzed 40 tys. lat, odkrytych w jaskini Kleine Feldhofer w Niemczech w 1856 r.

A co z człowiekiem rozumnym? Nasz gatunek jest owocem trwającej wiele milionów lat ewolucji w Afryce Subsaharyjskiej, jednak najstarsze odnalezione tam próbki DNA nowoczesnego Homo sapiens mają zaledwie 20 tysięcy lat. Z powodu warunków niesprzyjających przetrwaniu tej molekuły naukowcy mają problem z badaniami genetycznymi naszych przdoków z tych rejonów.

4,2-1,2 mln lat temu w Afryce żyli nasi przodkowie z taksonu Australopithecine, w tym australopitek i parantrop. Prof. Gilbert nie łudzi się jednak, że uda się wydobyć z nich DNA właśnie z powodu niekorzystnych warunków. Dużo większe nadzieje pokłada natomiast w możliwości odczytania DNA przedstawicieli Homo erectus, których szczątki mogły być dobrze zakonserwowane w takich miejscach jak Gruzja czy Chiny.

Nawet jednak, jeśli DNA przetrwało przez miliony lat, to mogło już częściowo ulec rozpadowi. Można to porównać z książką, w której brakuje stron. "Istnieje minimalna długość sekwencji DNA, której potrzeba, by móc dokonać jednoznacznej identyfikacji" - wyjaśnia profesor. "Gdy weźmiesz książkę i podzielisz ją na rozdziały, możesz zidentyfikować książkę. Jeśli podzielisz ją na słowa, będzie znacznie trudniej. Potniesz to na litery, a stanie się to niemożliwe".

Źródła:

• Killgrove K. (2025). How long does DNA last?. Live Science. https://www.livescience.com/archaeology/how-long-does-dna-last
• Kjær K.H., Winther Pedersen M., De Sanctis B. et al. (2022). A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA. Nature 612, 283-291. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05453-y
• Allentoft Morten E., Collins Matthew, Harker David, et al. (2012). The half-life of DNA in bone: measuring decay kinetics in 158 dated fossils. Proc. R. Soc. B. 279: 4724-4733 http://doi.org/10.1098/rspb.2012.1745