Учёные нашли новые маркеры для идентификации видов по фрагментам окаменелых костей

Между 50 и 10 000 лет назад вымерло множество крупных животных — от моа до мамонтов. Понимание причин может дать ключевые данные о доисторических экосистемах и помочь предсказать будущие вымирания. Однако сохранившиеся окаменелости часто слишком фрагментированы, чтобы определить вид, а ДНК не всегда можно восстановить, особенно в жарких или влажных условиях.

Теперь учёные выделили пептидные маркеры коллагена, которые позволяют идентифицировать трёх ключевых представителей мегафауны, обитавших в Австралии: вомбата размером с бегемота, гигантского кенгуру и сумчатого с огромными когтями.

«Географический ареал и дата вымирания мегафауны в Австралии, а также возможное взаимодействие с ранними современными людьми — горячо обсуждаемая тема», — говорит профессор Катерина Дука из Венского университета, старший автор статьи в Frontiers in Mammal Science.

«Малое количество окаменелостей, найденных на палеонтологических стоянках по всей стране, затрудняет проверку гипотез о причинах их вымирания», — объясняет первый автор, доктор Карли Питерс из Университета Алгарве.

«Зооархеология по масс-спектрометрии — ZooMS — могла бы увеличить число идентифицированных окаменелостей мегафауны, но только если будут доступны пептидные маркеры коллагена для этих видов».

Маркеры прошлого

Анализ пептидов — коротких цепочек аминокислот — в образцах коллагена позволяет учёным различать разные роды животных, а иногда и виды. Поскольку коллаген сохраняется лучше ДНК, этот метод применим в тропических и субтропических условиях, где ДНК вряд ли уцелеет. Однако большинство референсных маркеров созданы для евразийских видов, никогда не живших в других частях света.

Это исследование разрабатывает новые референсные маркеры для австралийского контекста, позволяя извлечь больше информации из фрагментированной летописи окаменелостей.

«Белки в целом сохраняются на более длительных временных масштабах и в суровых условиях лучше, чем ДНК. Это означает, что в контексте вымирания мегафауны белки могут сохраниться там, где ДНК — нет», — говорит Питерс.

Учёные выбрали для изучения три вида, особенно ценных для понимания вымирания мегафауны: Zygomaturus trilobus, Palorchestes azael и Protemnodon mamkurra.

Z. trilobus и P. azael принадлежат к семействам, полностью вымершим в позднем четвертичном периоде, а P. mamkurra пережил их и потенциально мог пересекаться с людьми, прибывшими на Тасманию. Соавтор доктор Ричард Гиллеспи ранее датировал кости возрастом более 43 000 лет.

«Zygomaturus trilobus был одним из крупнейших сумчатых — он выглядел как вомбат размером с бегемота. Protemnodon mamkurra был гигантским, медленно передвигающимся кенгуру, возможно, иногда ходившим на четырёх лапах. Palorchestes azael был сумчатым необычного вида с черепом с сильно втянутыми носовыми костями, длинным выдвижным языком, сильными передними конечностями и огромными когтями», — описывает Дука.

Результаты исследования

Учёные исключили загрязнения и сравнили найденные пептидные маркеры с референсными. Коллаген во всех трёх образцах сохранился достаточно хорошо, чтобы команда смогла определить подходящие пептидные маркеры для всех трёх видов.

Используя эти маркеры, команда смогла отличить Protemnodon от пяти ныне живущих и одного вымершего рода кенгуру. Они также смогли отличить Zygomaturus и Palorchestes от других крупных живых и вымерших сумчатых, но не смогли различить эти два вида между собой.

Это не редкость для ZooMS, поскольку изменения в коллагене накапливаются крайне медленно, за миллионы лет эволюции. Пока дальнейшие исследования не позволят добиться большей специфичности, эти маркеры лучше использовать для идентификации костей на уровне рода, а не вида.

Однако возможность различать роды из более умеренных регионов Сахула (палеоконтинента, соединявшего 55 000 лет назад современные Австралию, Новую Гвинею и Тасманию) даёт шанс попытаться идентифицировать кости из тропических областей, где обитали близкородственные виды — с похожими или даже идентичными пептидными маркерами. ДНК в этих регионах редко сохраняется со временем.

«Используя вновь разработанные пептидные маркеры коллагена, мы можем начать идентифицировать больше останков мегафауны в австралийских палеонтологических коллекциях. Однако ещё много видов, для которых маркеры коллагена необходимо охарактеризовать. Два примера — Diprotodon, крупнейший из когда-либо существовавших родов сумчатых, и Thylacoleo, крупнейший сумчатый хищник», — заключает Питерс.