66 миллионов лет спустя: в костях динозавров обнаружили органические молекулы

Фото из открытых источников

Десятилетиями учёные считали, что окаменевание уничтожает исходные органические молекулы, ранее присутствовавшие в костях, зубах и других тканях. Согласно этой точке зрения, белки и другие биологические материалы не ожидали выжить десятки миллионов лет.

Новое исследование, возглавляемое Ливерпульским университетом, теперь предоставляет убедительные доказательства того, что некоторые мезозойские ископаемые, включая кости и зубы динозавров, могут сохранять следы этих оригинальных органических материалов.

Используя современные аналитические методы, исследователи обнаружили остатки коллагена в тазовой кости эдмонтозавра — динозавра с утиным клювом. Это открытие добавляет важные новые доказательства в научную дискуссию, которая продолжается уже около 30 лет.

Древний коллаген, найденный в окаменелости динозавра

Исследование, опубликованное в журнале Analytical Chemistry, изучало исключительно хорошо сохранившийся крестец эдмонтозавра весом 22 килограмма. Крестец — это группа позвонков, соединённых с тазом и образующих часть нижней части позвоночника животного.

Окаменелость была раскопана в верхнемеловых слоях формации Хелл-Крик в Южной Дакоте. Эта знаменитая геологическая формация сохраняет окаменелости почти конца эпохи динозавров. В настоящее время этот экземпляр находится в коллекциях Ливерпульского университета.

Благодаря необычайно хорошему сохранению ископаемого дал исследователям возможность применить несколько современных методов, включая секвенирование белков и масс-спектрометрию.

Масс-спектрометрия — это метод, который помогает учёным идентифицировать молекулы, измеряя их массовые и химические свойства. В данном случае это позволило команде искать молекулярные сигнатуры, связанные с коллагеном — основным структурным белком, содержащимся в костях.

Доказательства того, что ископаемые белки могут выживать

Профессор Стив Тейлор, председатель исследовательской группы масс-спектрометрии кафедры электротехники и электроники Ливерпульского университета, сказал:

«Эти исследования без сомнений показывают, что органические биомолекулы, такие как белки, такие как коллаген, по-видимому, присутствуют в некоторых ископаемых.

«Наши результаты имеют далеко идущие последствия. Во-первых, оно опровергает гипотезу о том, что любые органические вещества, найденные в ископаемых, должны быть результатом загрязнения.

«Во-вторых, это предполагает, что микроскопические изображения окаменелых костей, собранных в течение века, должны быть пересмотрены. Эти изображения могут обнаружить целые участки костного коллагена, что потенциально представляет собой готовую коллекцию ископаемых кандидатов для дальнейшего анализа белков. Это может открыть новые знания о динозаврах — например, выявить связи между видами динозавров, которые остаются неизвестными.

«Наконец, эти открытия раскрывают загадку того, как эти белки смогли так долго сохраняться в ископаемых.»

Вопрос загрязнения был одним из центральных в дебатах о древних ископаемых белках. Критики утверждали, что органический материал, обнаруженный в ископаемых, мог попасть в образцы гораздо позже из микробов, почвы, обработки или других источников окружающей среды. Новые результаты подтверждают то, что по крайней мере часть материала действительно связана с оригинальной окаменевшей костью.

Старые ископаемые изображения могут содержать новые улики

Эти результаты также могут дать исследователям новый способ выявления перспективных ископаемых для молекулярного анализа.

Микроскопия кросс-поляризированного света использует специально отфильтрованный свет для выявления структур, которые могут быть труднозаметны при обычной микроскопии. Учёные собирают подобные изображения ископаемых костей примерно в течение века. Если характерные участки сохранённого коллагена можно распознать на тех старых изображениях, у исследователей уже может быть большой архив ископаемых, которые стоит изучить с помощью новых методов анализа белков.

Это может помочь учёным исследовать вопросы, на которые традиционная анатомия ископаемых не всегда может ответить, включая возможные биологические связи между видами динозавров.

Это открытие также вызывает более серьёзную загадку. Обычно ожидается, что белки будут распадаться в течение очень длительного времени, поэтому исследователям всё ещё нужно понять, как коллаген или его фрагменты могут сохраняться внутри ископаемых десятки миллионов лет.

Несколько методов подтвердили это открытие

Проект объединил специалистов из различных учреждений и исследовательских направлений.

Учёные из UCLA внесли свой вклад в исследование, используя тандемную масс-спектрометрию для обнаружения и количественной оценки — впервые — аминокислоты гидроксипролин, которая специфична для коллагена в костях, тем самым подтвердив наличие распадшегося коллагена.

Гидроксипролин — это аминокислота, тесно связанная с коллагеном. Обнаружение этого вещества в ископаемой кости даёт дополнительную химическую подсказку о наличии деградированного коллагена.

Исследователи из группы масс-спектрометрии Ливерпульского университета провели секвенирование белков и тесты масс-спектрометрии.

Специалисты Завода по инновациям материалов университета провели дополнительные анализы для подтверждения результатов.

Центр исследований протеомов Ливерпульского университета выявил фрагменты коллагена альфа-1 — основной формы коллагена в костной ткани.

Вместе эти доказательства, по-видимому, разрешают давний спор о том, могут ли исходные биологические молекулы оставаться в крайне древних ископаемых. Это также открывает новые возможности для изучения вымерших животных на молекулярном уровне, потенциально предоставляя учёным доступ к биологической информации, которая раньше считалась исчезшей во время окаменений.