Genen in verval

Genen in verval:
Als cellen doodgaan, valt ook het DNA langzaam uit elkaar. De herstelmechanismen van de cel zijn immers niet meer werkzaam. De aanwezige enzymen, nucleases genoemd, breken de verbindingen tussen de nucleotiden af en micro-organismen versnellen dit verval. Op langere termijn gaat ook water een grote rol spelen. Hoe snel of langzaam de afbraak gaat is nog niet zo makkelijk te bepalen. Daarvoor heb je namelijk een grote verzameling fossielen nodig, die nog DNA bevatten en afkomstig zijn uit hetzelfde gebied.

Zo moeten ze er ongeveer uit hebben gezien, de moa vogels. Afbeelding: © Wikimedia Commons

158 moa-botten

Morten Allentoft van de Universiteit van Kopenhagen en een internationale groep collega’s gingen die uitdaging aan en reisden voor hun fossielenzoektocht af naar Nieuw-Zeeland. Daar kregen ze kans 158 DNA-bevattende beenderen van de uitgestorven moa vogel te onderzoeken. Door koolstofdatering werden de botten variërend tussen de 600 en 8000 jaar oud geschat. Allen lagen ze in ongeveer hetzelfde gebied en werden op drie verschillende locaties binnen een staal van vijf kilometer opgegraven. De omstandigheden, zoals de temperatuur, waarbij ze lagen begraven waren nagenoeg gelijk.
Dat laatste is erg belangrijk aangezien variabele omstandigheden in de natuur zoals de temperatuur, de aanwezige bacteriën, de zuurtegraad en de hoeveelheid zuurstof in de bodem het afbraakproces kunnen versnellen of vertragen.

Dit moa bot bevatte gelukkig nog genoeg DNA. Afbeelding: © Morten Allentoft

Halfwaardetijd

Door de oudheid van de botten en de mate van DNA-verval te vergelijken, berekenden de wetenschappers dat een stukje DNA van 242 basenparen bij een begravingstemperatuur van 13 graden een halfwaardetijd van 521 jaar heeft. Dat betekent dat na 521 jaar de helft van de nucleotideverbindingen is verbroken. Nog eens 521 jaar later is de helft van de overgebleven verbindingen nog over, etc. De resultaten verschenen 10 oktober online in Proceedings of the Royal Society B.

Jurassic Park

Het oudste DNA dat ooit gevonden is was afkomstig van planten en insecten die in 450.000 tot 800.000 jaar oud ijs begraven lagen. De onderzoekers schatten dat de halfwaardetijd van een stukje DNA van 30 basenparen dat bij -5 graden bewaard ligt, op kan lopen tot 158.000 jaar. Dat betekent dat de laatste resten DNA na 6,8 miljoen jaar pas zouden zijn verdwenen. Er is dus nog veel ouder DNA op aarde, maar in zulke kleine hoeveelheden, dat het niet meetbaar is in miljoenen jaren oude fossielen. Laat staan dat DNA van 65 miljoen jaar geleden uitgestorven dinosauriërs dat gevangen zit in barnsteen, gebruikt kan worden om de dieren een nieuw leven te geven, zoals in Jurassic Park gebeurde.

Gevangen in barnsteen blijft materiaal lang bewaard. Zo ook deze dinoveren, al kan de dinosauriër er niet meer mee tot leven worden gewekt. Afbeelding: © Science

De halfwaardetijd van DNA is dus gevonden, maar kan sterk verschillen per locatie. Zo zal deze weer anders zijn in bijvoorbeeld permafrost, een woestijn of grot. Leeftijd bepaalt slechts voor 38,6 procent het DNA verval in de moa-botten, schrijven de onderzoekers. Andere factoren zoals het seizoen en de weersomstandigheden waarin het dier stierf en de bodemsamenstelling spelen daarnaast een grote rol.

Bron:

Allentoft, M.E. e.a., The half-life of DNA in bone: measuring decay kinetics in 158 dated fossils, Proceedings of the Royal Society B, 10 oktober 2012