Найдавніші білки у світі: вчених вразили знахідки в зубах прадавніх носорогів і слонів
Дві незалежні команди вчених заявили, що їм вдалося секвенувати білки з зубів викопних тварин, вік яких сягав до 24 мільйонів років.
Обидва дослідження опублікували в журналі Nature, пишуть Smithsonian Magazine, New Scientist і CNN.
Канадське дослідження
Перше дослідження стосується зразка зуба вимерлого родича носорога, знайденого у вічній мерзлоті канадської Арктики.
Дослідники кажуть, що білки в зубній емалі збереглися завдяки низьким температурам. Вік зразка оцінили у 21-24 мільйони років.
"Стародавні білки можуть розповісти нам про еволюційну історію організму, надаючи молекулярні дані зі зразків, занадто старих для збереження ДНК", – пояснює Райан Сінклер Патерсон, постдокторант Копенгагенського університету і головний автор першого дослідження.
Дослідники порівняли отримані білкові послідовності з даними про сучасних і вимерлих носорогів і з’ясували, що дві підродини цих тварин могли "розійтися" раніше, ніж вважалося.
Чому білки, а не ДНК?
Науковці зазвичай використовують ДНК, щоб ідентифікувати викопні рештки, але ДНК швидко руйнується.
Найстаріший з відомих зразків ДНК знайшли в осадах у Гренландії – її вік становить близько 2 мільйонів років. Натомість білки (пептиди) витриваліші й зберігаються значно довше.
За словами Патерсона, білки дозволяють прояснити еволюційні зв’язки між видами, навіть якщо ті вимерли мільйони років тому.
"Хоч білки змінюються між видами менше, ніж ДНК, вони все одно можуть зберігати важливу інформацію про те, як еволюціонували тварини", – додає палеогенетик Енріко Каппелліні з Копенгагенського університету.
У 2016 році команда Каппелліні показала, що білки можуть зберігатися мільйони років – тоді вони знайшли їх у шкаралупі яєць страуса в Танзанії, яким було 3,8 мільйона років. У 2019-му інша група дослідників виявила білки у рештках давніх верблюдів в Арктиці Канади – їм було 3,7 мільйона років.
Африканське дослідження
Друге дослідження провели вчені зі Смітсонівського інституту та Гарвардського університету.
Вони секвенували білки з зубів носорога, гіпопотама та слона, знайдених у басейні Туркана в Кенії – одному з найспекотніших місць на планеті. Припустили, що зразкам від 1,5 мільйона до 18 мільйонів років.
Команда обережно висвердлила порошкоподібну емаль із викопних зубів і надіслала зразки Тімоті Кліленду з Інституту Смітсонівського музею.
Використовуючи метод мас-спектрометрії, він зміг розсортувати молекулярні залишки за масою і визначити їхнє походження.
Серед крихітних фрагментів Кліленд і його команда виявили енамерин, амелобластин і DMP1 – молекули, які допомагали формувати зуби давно вимерлих носорогів і пробосцидеїв (групи, до якої належать слони та їхні родичі).
Загалом, як вчені й очікували, кількість білкових фрагментів зменшувалася з віком зразків.
"Зараз ми лише поверхнево торкнулися цього питання", – сказав Кліленд.
Попри це, сам факт того, що білки збереглися у тропічному кліматі, вразив науковців. Це відкриває можливості для досліджень у регіонах, які раніше вважалися непридатними.
"Можливо, є якісь мікросередовищні відмінності, які сприяють збереженню білків", – додав Кліленд.
Однак деякі експерти поставилися до результатів скептично. У Science пишуть, що хоч канадське дослідження у науковій спільноті сприйняли добре, частина фахівців поставила під сумнів знахідки з Кенії.
Вчені впевнені, що для збереження білків необхідні холодні умови, тому Африка – малоймовірне місцем для подібних знахідок.
"Було шоком дізнатися, що вчені знайшли цілісні білки у гарячому середовищі", – сказав дослідник Еван Сайтта з Музею природничої історії Чикаго, який не був залучений до досліджень.
За його словами, щоб результати були переконливими, їх потрібно повторити.
"Якщо це справжній результат, його має бути легко повторити. Ми маємо змогу їздити на різні викопні місця по всьому світу і знаходити пептиди з емалі", – додав він.
Також критики сумніваються у надійності методу "data-independent acquisition" (DIA), використаного для того, щоб виявити пептиди. Цей метод добре працює з більш "молодими" зразками, але з дуже давніми вже складніше.
Для аналізу таких зразків довелося робити багато припущень, як саме білки могли змінюватись і розпадатися з часом, а це може дати неправильні результати.
Утім, співавтор африканського дослідження Тімоті Кліленд захищає обраний підхід – мовляв, він підходить для вивчення зразків, які зберігалися у спекотних умовах.
У палеопротеоміці (науці, що вивчає стародавні білки) уже не вперше виникають суперечки щодо давніх знахідок. Дотепер найстарішими "загальновизнаними" білками вважалися зразки віком близько 3,5 мільйона років.
Автори обох нових досліджень сподіваються, що розвиток інших палеопротеомічних методів у майбутньому допоможе аналізувати ще давніші рештки, зокрема, динозаврів чи навіть предків людини.
"Можливо, ми зможемо видобути білки з решток динозаврів", – фантазує Енріко Каппелліні.
