Белок из зуба древнего носорога проливает свет на эволюцию семейства
Учёные получили новые данные о родословном древе носорогов, восстановив белковую последовательность из окаменелого зуба возрастом более 20 миллионов лет. Эти данные позволили определить, что данный древний носорог отделился от других носороговых (Rhinocerotidae) в эпоху среднего эоцена–олигоцена, примерно 41–25 миллионов лет назад.
Данные также по-новому освещают расхождение между двумя основными подсемействами носорогов — Elasmotheriinae и Rhinocerotinae. Оно, вероятно, произошло позже, в олигоцене (около 34–22 млн лет назад), чем показывал предыдущий анализ костей.
Успешная экстракция и секвенирование древних белков эмали из окаменелого зуба носорога увеличивает временной масштаб, доступный для восстановления эволюционно-информативных белковых последовательностей, в десять раз по сравнению с самой древней известной древней ДНК (aDNA).
Команда из Йорка подтвердила подлинность белков и аминокислот. Они проанализировали зуб, найденный в канадской Высокой Арктике, с помощью метода анализа хиральных аминокислот, чтобы понять, как белки в нём сохранились.
Измерив степень деградации белков и сравнив её с ранее изученным материалом носорогов, они подтвердили, что аминокислоты являются оригинальными для зуба, а не результатом позднего загрязнения.
Доктор Марк Дикинсон, соавтор исследования: «Феноменально, что эти инструменты позволяют нам заглядывать всё дальше и дальше в прошлое. Опираясь на наши знания о древних белках, мы теперь можем задавать новые увлекательные вопросы об эволюции древней жизни».
Носорог представляет особый интерес как вид, находящийся под угрозой исчезновения. Понимание его глубокой эволюционной истории даёт ключевое представление о том, как прошлые изменения окружающей среды и вымирания сформировали современное разнообразие.
До сих пор учёные полагались на форму и структуру окаменелостей или, в последнее время, на aDNA для восстановления эволюционной истории вымерших видов. Однако aDNA редко сохраняется дольше 1 миллиона лет. Древние белки находили в окаменелостях среднего–позднего миоцена (примерно последние 10 млн лет), но получение достаточно детальных последовательностей для реконструкции эволюционных связей ранее ограничивалось образцами не старше четырёх миллионов лет.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, значительно расширяет это окно, демонстрируя потенциал белков сохраняться в течение огромных геологических периодов при подходящих условиях.
Фазила Мунир, анализировавшая зуб: «Успешный анализ древних белков из такого старого образца открывает новую перспективу для учёных по всему миру, у которых уже есть невероятные окаменелости в коллекциях».
Окаменелость находилась в регионе Канады, для которого характерна вечная мерзлота. Исследователи отмечают, что зубная эмаль и относительно холодная среда сыграли важную роль в долгосрочной сохранности белков.
Зубная эмаль обеспечивает стабильный «каркас», который может защищать древние белки от деградации в геологических масштабах времени. Твёрдость эмали, обусловленная сложной минеральной структурой, действует как защитный барьер, замедляя распад белков после смерти.
Профессор Энрико Каппеллини: «Кратер Хаутон может быть по-настоящему особенным местом для палеонтологии: молекулярным хранилищем, защищающим белки от распада в течение огромных геологических периодов».
Райан Синклер Патерсон добавил: «Это открытие меняет правила игры в том, как мы можем изучать древнюю жизнь».