Кость тираннозавра чудом сберегла белковую матрицу
Ошибочными были общепринятые представления о процессах окаменения ископаемых останков животных: учёные подтвердили существование белков в мягких тканях тираннозавра, возраст костей которого оценивается в 68 миллионов лет. Но не торопитесь брать билеты в «Парк Юрского периода».
Эта работа продемонстрировала, что у палеонтологов, изучающих всевозможный мир доисторических тварей и пробующих выстроить полную картину эволюции судьбы на Земле, показалась совсем новая точка опоры для анализа старой судьбе. И находка эта была для учёных настоящим сюрпризом.
А началась эта необычная история ещё в 2005-м.
Тогда мы поведали о том, что Мэри Швайцер (Mary Higby Schweitzer) из университета Северной Каролины (North Carolina State University) нашла в окаменелостей тираннозавра (Tyrannosaurus rex) мягкие ткани, чем повергла в шок научную общественность.
Первые химические и молекулярные анализы костей, совершённые Мэри, продемонстрировали, что необычным образом в старой ткани сохранилась протеиновая матрица, придававшая ей когда-то гибкость и прочную структуру. И основное — белок данный дожил до наших дней.
Это весьма поразило Швайцер, поскольку общепринятые теории утверждают, что органические компоненты кости не смогут просуществовать так продолжительно.
Окаменелое бедро T. rex отыскано в 2003 году в районе Hell Creek Formation — бесплодном наделе земли, богатом ископаемыми животными и протянувшемся через пара штатов, включая Вайоминг и Монтану (фото Museum of the Rockies).
В то время, когда животное умирает, белки начинают без промедлений разрушаться, а при с ископаемыми – они медлительно замещаются неорганическими соединениями. Это процесс (как считалось ранее) заканчивается в пределах одного миллиона лет.
Сейчас выясняется, что это не верно, и при определённых условиях консервации скорость разрушения белков очень сильно значительно уменьшается.
Образцы коллагена (самый распространённого костного белка), каковые врач Швайцер извлекла из останков тираннозавра, пребывали глубоко в массиве весьма плотной кости, которая, быть может, и послужила защитной оболочкой для коллагеновых волокон. Помимо этого, скальная порода защитила скелет животного от разрушения бактериями и грунтовыми водами.
«Вся эта информация окажет помощь нам больше определить об эволюционных отношениях, о том, как происходит консервация, как молекулы деградируют со временем. Полученные нами эти смогут применяеться в медицине, например, в лечении рака», — говорит Мэри.
Чтобы получить дополнительные сведения, Швайцер обратилась к Джону Азара (John Asara) и Льюису Кентли (Lewis Cantley) из медицинской школы Гарварда (Harvard Medical School).
Азара разбил посредством энзима трипсина белок на фрагменты (либо пептиды), складывающиеся из 10-20 аминокислот.
После этого пептиды поделили посредством жидкостной хроматографии и распылили в весов-спектрометре (фото с сайта med.harvard.edu).
Азара очистил полученные образцы и пропустил их через весов-спектрометр с ионными ловушками. Не смотря на то, что образцы содержали малое количество белка, учёному удалось реконструировать последовательности из аминокислот семи фрагментов коллагена.
Так как коллаген эволюционирует весьма медлительно, то его фрагменты, забранные от тираннозавра, возможно сравнивать с последовательностями аминокислот в коллагеновых волокнах современных видов животных. И собранную информацию разрешили сделать вывод, что курицы, лягушки и тритоны имеют родственное отношение к тираннозавру!
Тут необходимо пояснить, что сам по себе вывод данный не сенсационен. «Множество учёных уверен в том, что птицы ведут собственное происхождение от динозавров. Но эти теории основаны на „архитектурной“ схожести скелетов, — говорит Азара. — Сейчас мы можем с достаточной уверенностью утверждать, что они вправду родственники».
Другими словами палеонтологи взяли принципиально иное подтверждение давешним представлениям.
Но нельзя утверждать, что курицы – самый родные современные родственники T. rex, поскольку исследователи сравнивали старый коллаген далеко не со всеми подобными современными структурами. Так, за рамками изучения остались последовательности аллигатора коллагенов и аминокислот крокодила, по идее, имеющих родственные связи с древними ящерами.
До сих пор самым ветхим выявленным белком считался коллаген, полученный из костей мастодонта, что погиб приблизительно 160-600 тысяч лет назад (анализ кроме этого был совершён Азара): в костях мастодонта было найдено более 70 фрагментов белка. А коллаген тираннозавра приблизительно в сто раз старше.
Действительно, он и сохранился хуже.
Исследователи из медицинской школы Гарварда и её же медицинского центра Beth Israel Deaconess выстроили последовательности аминокислот коллагенов тираннозавра (жившего 68 миллионов лет назад) и мастодонта (жившего 0,5 миллиона лет назад).
Вверху: весов-спектры отысканных коллагенов (иллюстрация Zina Deretsky, National Science Foundation).
«То, что учёным удалось найти коллаген — потрясающе! Но палеонтологам предстоит ещё большое количество работы.
Нужно дотянуться окаменелости того же животного, каковые находятся глубже, поскольку они имели возможность сохраниться лучше», — говорит Джек Хорнер (Jack Horner) из университета Монтаны (Montana State University), участвующий в анализе находок. «Большая часть окаменелостей было обнаружено у поверхности, где разрушение более возможно», — поясняет он.
Джек Хорнер рядом с бедром T. rex (фото Museum of the Rockies, Montana State University).
Авторы работы сохраняют надежду, что похожие молекулярные эти будут взяты из костей вторых ископаемых животных. Подобная информация возможно использована для построения генеалогического древа динозавров и для лучшего понимания их связи с некоторыми современными видами.
Но не все палеонтологи спешат отдавать собственные экспонаты для молекулярных изучений, поскольку для получения белков кости будут подвергаться растворению.
При всём наряду с этим не все биологи согласны с тем, что информация, полученная из одного белка, для того чтобы как коллаген, может принимать во внимание точной для построения родословной динозавров.
Равно как и не имеет возможности один тип белка оказать помощь нам в создании «Парка Юрского периода». Для восстановления генома этого старого животного учёным пригодилась бы его ДНК, которая есть куда более хрупкой, нежели белки, и разрушается заметно стремительнее.
Тут стоит отыскать в памяти, что сравнительно не так давно учёные расшифровали ДНК мамонта (в окаменелостях возрастом пара сотен тысяч лет), и ДНК неандертальцев (другими словами людей, живших более 40 тысяч лет назад).
Иначе, когда-то учёные не могли и поразмыслить, что в таких древних окаменелостей, как кости тираннозавра, смогут сохраниться белки. Так что, кто знает, может исследователям повезёт отыскать и столь же древние ДНК.
