Белок из древнего зуба носорога проливает свет на генеалогическое древо

Фото из открытых источников

Ученые пролили новый свет на генеалогическое древо носорогов, восстановив белковую последовательность из окаменелого зуба возрастом более 20 миллионов лет. Восстановленные белковые последовательности позволили исследователям определить, что этот древний носорог отделился от других носорогов в эпоху среднего эоцена-олигоцена, около 41–25 миллионов лет назад.

Данные также проливают новый свет на расхождение между двумя основными подсемействами носорогов, Elasmotheriinae и Rhinocerotinae, предполагая более недавнее разделение в олигоцене, около 34–22 миллионов лет назад, чем было показано ранее с помощью анализа костей.

Успешное извлечение и секвенирование древних белков эмали из окаменелого зуба носорога расширяет временные рамки для извлекаемых эволюционно-информационных белковых последовательностей в десять раз по сравнению с древнейшей известной древней ДНК.

Команда Йоркского университета участвовала в подтверждении того, что белки и аминокислоты действительно древние. Они проанализировали зуб носорога, найденный в канадской Арктике, используя метод, известный как хиральный аминокислотный анализ, чтобы лучше понять, как сохранились содержащиеся в нём белки.

Измерив степень деградации белка и сравнив ее с ранее проанализированным материалом носорога, они смогли подтвердить, что аминокислоты изначально присутствовали в зубе, а не появились в результате более позднего загрязнения.

«Феноменально, что эти инструменты позволяют нам всё глубже проникать в прошлое. Опираясь на наши знания о древних белках, мы теперь можем задавать новые захватывающие вопросы об эволюции древней жизни на нашей планете», - отметил соавтор исследования Марк Дикинсон из Йоркского университета.

Носорог представляет особый интерес, поскольку в настоящее время он классифицируется как вид, находящийся под угрозой исчезновения, и поэтому понимание его глубокой эволюционной истории позволяет нам получить важнейшую информацию о том, как прошлые изменения окружающей среды и вымирания сформировали то разнообразие, которое мы видим сегодня.

До сих пор учёные опирались на форму и структуру окаменелостей, а в последнее время — на древнюю ДНК (аДНК), чтобы воссоздать историю эволюции давно вымерших видов. Однако аДНК редко сохраняется дольше 1 миллиона лет, что ограничивает её применение для понимания глубокого эволюционного прошлого.

Хотя древние белки были обнаружены в окаменелостях, относящихся к среднему-позднему миоцену (примерно последние 10 миллионов лет), получение последовательностей, достаточно подробных для надежной реконструкции эволюционных связей, ранее ограничивалось образцами не старше четырех миллионов лет.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, значительно расширяет это окно, демонстрируя потенциал белков сохраняться в течение огромных геологических временных масштабов при определенных условиях.

«Успешный анализ древних белков из столь древнего образца открывает новые перспективы учёным по всему миру, в чьих коллекциях уже есть невероятные окаменелости. Эта важная окаменелость помогает нам понять наше древнее прошлое», - отметила соавтор исследования Фазила Мунир.

Окаменелость находилась в регионе Канады, который в настоящее время характеризуется вечной мерзлотой, и исследователи утверждают, что зубная эмаль и относительно холодная среда, в которой была обнаружена окаменелость, сыграли важную роль в длительной сохранности белков.

Зубная эмаль служит прочным «каркасом», способным защитить древние белки от разрушения в течение геологического времени. Твёрдость эмали, обусловленная сложной структурой минералов, действует как защитный барьер, замедляя распад белков после смерти.

«Кратер Хоутон может быть поистине особым местом для палеонтологии: биомолекулярным хранилищем, защищающим белки от распада на протяжении огромных геологических временных масштабов», - говорит соавтор исследования профессор Энрико Каппеллини из Института Глобуса при Копенгагенском университете. «Уникальная экологическая история привела к созданию объекта с исключительной сохранностью древних биомолекул, подобно тому, как в некоторых местах сохраняются мягкие ткани. Это открытие должно побудить к проведению дополнительных палеонтологических полевых исследований в различных регионах мира».

«Это открытие кардинально меняет наши представления о том, как изучать древнюю жизнь», - резюмировал Райан Синклер Патерсон Института Глобуса при Копенгагенском университете.