Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Представления о политическом устройстве древних майя долгое время сводились к образу всемогущего обожествленного царя. Однако новые находки археологов в джунглях Гватемалы показали, что на смену абсолютной монархии там пришла куда более открытая форма власти — с советами, открытыми заседаниями и коллективной ответственностью.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Международная команда палеонтологов развенчала статус окаменелости Pohlsepia mazonensis, которая с 2000 года считалась древнейшим осьминогом на земле. Сканирование выявило внутри породы скрытый зубчатый аппарат (радулу). Его строение показывает, что перед учеными не осьминог, а окаменевшие остатки сгнившего наутилуса. Это открытие сдвигает появление первых осьминогов на 150 миллионов лет вперед и заставляет пересмотреть молекулярные часы эволюции головоногих.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
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