Ученые нашли древнейшие белки в зубах вымерших гигантов
В последние годы исследователи добились прогресса в изучении древней ДНК, что позволило получить достаточно полное представление об организмах, живших в далеком прошлом. Но у ДНК есть одна проблема: она редко сохраняется в образцах более двух миллионов лет. В таком случае в качестве источника генетической информации ученые используют древние белки. Авторы новой работы заявили, что им удалось извлечь белки из зубной эмали возрастом 18 миллионов лет. Это рекорд, который почти в пять раз превышает предыдущее достижение.
Долгое время ДНК считалась золотым стандартом для изучения древней жизни. Ученые расшифровали геномы мамонтов, неандертальцев и других вымерших существ. Но у ДНК есть предел. Эта сложная молекула быстро разрушается из-за высоких температур, радиации, влажности, в результате окисления и под воздействием микроорганизмов. В исключительных условиях — например, в вечной мерзлоте — ДНК может сохраняться сотни тысяч лет.
Самыми древними фрагментами ДНК считаются образцы, извлеченные из осадков на севере Гренландии, датируемые приблизительно двумя миллионами лет. Эти ДНК — короткие фрагменты растительного и животного происхождения — позволили реконструировать экосистему плейстоценовой Гренландии.
Но жизнь на Земле не ограничивается двумя миллионами лет. Палеонтологи и антропологи находят ископаемые гораздо старше, в которых ДНК не сохранилась. Как в таком случае изучать окаменелости?
В начале XXI века в качестве источника генетической информации ученые стали использовать древние белки. Исследователи научились извлекать и анализировать их, чтобы восполнить пробелы там, где ДНК уже полностью разрушилась. Эти молекулы, состоящие из аминокислот, управляют всем: от роста мышц до цвета глаз. Они закодированы ДНК, поэтому из них можно извлечь важную информацию и о генах древнего организма. С помощью этого материала можно отнести находку к роду или виду, даже построить эволюционное древо, определить ближайших родственников и время расхождения линий.
Эксперименты показали, что белки внутри зубной эмали надежно «запакованы» и меньше подвержены гидролизу и окислению. Они могут сохраняться миллионы лет, тогда как двойная спираль ДНК распадается за 0,5-2 миллиона лет в большинстве природных условий.
Но и для белков существует негласный барьер сохранности. Экстремальные условия — жара, влажность, химическая активность среды — считались губительными для любых органических молекул за геологически короткие сроки. Великая рифтовая долина в Кении — яркий пример такой агрессивной среды. Этот регион долгое время остается одним из самых жарких мест на земле.
Казалось, шансы найти там древние белки, тем более возрастом более 10 миллионов лет, были равны нулю. Но международной команде палеонтологов под руководством Дэниеля Грина (Daniel Green) из Гарвардского университета в США это удалось, о чем они рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.
Во время раскопок в Великой рифтовой долине исследователи нашли окаменелые зубы древних млекопитающих. С помощью миниатюрных бормашин они аккуратно сняли верхний слой зубной эмали и отправили «порошок» на анализ в Смитсоновский институт.
Там специалист по древним белкам Тимоти Клеланд провел исследование. Он применил метод масс-спектрометрии — технологии, позволяющей разделить молекулы по их массе, и точно понять, какие именно вещества есть в образце. В результате Клеланд обнаружил белковые фрагменты, которые оказались достаточно полными, чтобы определить, кому принадлежали зубы. Это были древнейшие предки современных носорогов и слонов — Rhinocerotidae и Proboscidea — возрастом 18 миллионов лет.
Хотя объем найденных белков был небольшим, научная ценность находки от этого не уменьшилась. Сам факт, что удалось не только извлечь белок из ископаемого возрастом 18 миллионов лет, но и получить из него эволюционную информацию — настоящая научная сенсация. Это рекорд сохранности белка. До недавнего времени максимальный подтвержденный возраст белков составлял четыре миллиона лет. Образцы нашли в вечной мерзлоте Канадской Арктики.
Ключ к успеху — зубная эмаль. Белки, входящие в состав зубной эмали, обладают большим эволюционным разнообразием по сравнению, например, с коллагеном костей. Они лучше подходят для определения видовой принадлежности.
Кроме того, сама структура зуба идеальна для консервации. Зубная эмаль — самая твердая ткань в организме млекопитающих. Она почти целиком состоит из минерала гидроксиапатита. Минералы в эмали как будто «запечатывают» белки, которых там совсем мало — приблизительно один процент, — и благодаря этому белки лучше сохраняются.
Если белки смогли выжить в условиях Великой рифтовой долины, где жара не спадала миллионы лет, значит, у исследователей есть шанс найти подобные фрагменты и в других экстремальных точках планеты.
Исследователи уже планируют работать с образцами из других эпох, чтобы понять, как количество и качество белков меняется в зависимости от возраста окаменелостей. Грин и его коллеги хотят изучить как более древние, так и более молодые ископаемые — это позволит выстроить шкалу, по которой можно будет судить о степени сохранности белков в разных условиях.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии