В зубах возрастом 18 миллионов лет обнаружены древние белки
Новое исследование выявило древние белки в эмали зубов окаменелых млекопитающих возрастом 18 миллионов лет из Рифтовой долины Кении. Это открывает новые возможности для изучения жизни и эволюции этих животных.
В статье в Nature исследователи из Гарварда и Смитсоновского института консервации музеев сообщают о своих находках. «Зубы — это камни в наших ртах, — объяснил Дэниел Грин, ведущий автор статьи. — Это самые твёрдые структуры, которые создаёт любое животное, поэтому можно найти зуб возрастом сто или сто миллионов лет, и он будет содержать геохимическую запись жизни животного», включая его рацион и среду обитания.
Ранее считалось, что зрелая эмаль, самая твёрдая часть зубов, должна содержать очень мало белков. Однако, используя новую протеомную технику жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией (LC-MS/MS), команда смогла обнаружить «большое разнообразие белков». Техника включает несколько стадий разделения пептидов по размеру или химическим свойствам для их последовательного анализа с более высоким разрешением, чем раньше.
«Мы и другие учёные недавно обнаружили, что в зубной эмали присутствуют десятки, если не сотни, различных видов белков», — сказал Грин.
Осознав это, исследователи обратились к окаменелостям, получив доступ к ископаемым зубам ранних слонов и носорогов через Смитсоновский институт и Национальный музей Кении. Как травоядные, эти животные имели крупные зубы для перетирания растений, с эмалью толщиной 2–3 мм.
Обнаруженные пептидные фрагменты (цепи аминокислот, формирующие белки) возрастом до 18 миллионов лет были названы «изменяющими правила игры». «Никто раньше не находил пептидных фрагментов такого возраста», — отметил Грин. До этого старейшие опубликованные материалы имели возраст около 3,5 миллионов лет. Новая находка отодвигает известный возраст пептидных фрагментов в 5–6 раз.
Обнаруженные пептиды охватывают ряд белков с различными функциями — протеом. «У нас нет полного протеома всех белков, которые могли быть в телах этих древних слонов или носорогов, но у нас есть их группа», — пояснил Грин. Такая коллекция может нести больше информации, чем один белок.
Это исследование «открывает новые рубежи в палеобиологии, позволяя учёным выйти за рамки костей и морфологии, чтобы реконструировать молекулярные и физиологические черты вымерших животных и гоминин», — сказал соавтор Эммануэль К. Ндиема. Это даёт прямое доказательство эволюционных связей и, в сочетании с другими характеристиками зубов, позволяет делать выводы о пищевых адаптациях, заболеваниях и даже возрасте смерти.
«Мы можем использовать эти пептидные фрагменты для изучения родства между древними животными, подобно тому, как современная ДНК используется для определения родства людей», — добавил соавтор Кевин Т. Уно. «Даже если животное полностью вымерло и не имеет живых потомков, в теории можно извлечь белки из его зубов и попытаться разместить его на филогенетическом дереве», — сказал Грин. Это может помочь разрешить давние споры палеонтологов о родстве этих животных с другими линиями млекопитающих на основе молекулярных доказательств.
Хотя это исследование начиналось как «небольшой побочный проект», учёные были удивлены масштабом находки. «В этих зубах действительно сохранилось очень много белков», — заключил Грин.