Череп стефанорина Stephanorhinus из Дманиси

Mirian Kiladze / Georgian National Museum

Исследователи с помощью протеома определили место носорога стефанорина, умершего 1,77 миллиона лет назад, на филогенетическом дереве, сообщается в Nature. Белки сохраняются в древних образцах гораздо дольше, чем ДНК, поэтому определив состав протеома той или иной ткани можно проследить за эволюцией давно вымерших видов. Ученые это подтвердили, проведя тесты на зубной эмали разных видов млекопитающих.

В последние годы исследователи все чаще определяют место того или иного вымершего вида на филогенетическом дереве, основываясь на расшифровке последовательности генома. Однако ДНК сравнительно быстро разрушается, что ограничивает максимальный возраст образцов для изучения. На сегодняшний день палеогенетикам удалось секвенировать ДНК возрастом около 400 тысяч лет из отложений (1) и возрастом 560-780 тысяч лет из вечной мерзлоты (2). В отличие от ДНК, белки сохраняются гораздо дольше — например, удалось секвенировать отдельные последовательности аминокислот и определить по ним белки из окаменевшей страусиной скорлупы возрастом около 3,8 миллионов лет.

Однако когда речь идет об окаменелостях млекопитающих, слишком древних или находившихся в жарком климате, ученым, по большей части, удается восстановить лишь коллаген 1 типа. Проблема в том, что этот белок очень консервативен, то есть его последовательность в процессе эволюции меняется незначительно, поэтому он не слишком подходит в качестве филогенетического маркера.

Ученые под руководством Эске Виллерслева (Eske Willerslev) из Копенгагенского университета решили использовать в качестве проб для реконструкции древних белков зубную эмаль млекопитающих. Это самая твердая ткань позвоночных, и она часто встречается во время раскопок, поэтому она может оказаться подходящим объектом для исследований и помочь ученым проследить эволюцию животных, которые вымерли ранее 700 тысяч лет назад и их ДНК уже разрушилась.

Для исследований авторы выбрали окаменелости крупных млекопитающих возрастом 1,76-1,85 миллиона лет, найденные в Дманиси на юге Грузии. Они отобрали для анализа 11 образцов костной ткани, один образец дентина — твердой ткани зуба, которая покрыта зубной эмалью — и 14 образцов зубной эмали, некоторые из них со следами дентина. В 15 образцах из 23 авторы обнаружили белки и проанализировали с помощью масс-спектрометрии.

В том числе исследователям в разных образцах удалось реконструировать специфичные структурные белки зубной эмали: амелогенин, энамелин, амелотин и амелобластин, специфичные для нее ферменты, и не специфичные белки, в том числе сывороточный альбумин. Гены одного из белков эмали, амелогенина, у самцов и самок многих млекопитающих расположены в Y и Х хромосомах и последовательность их немного различается. При этом «мужская» изоформа амелогенина встречается только у самцов, а «женская» — и у тех, и у других. Это различие в составе белков можно увидеть с помощью масс-спектрометрии и таким образом определить пол животного. Благодаря этому авторам исследования удалось узнать, что окаменелости четырех млекопитающих, в том числе вымершего оленя Pseudodama, двух других представителей оленевых и один из полорогих были самцами.

Наиболее полный протеом (875 аминокислот из шести белков) авторы получили из нижнего коренного зуба стефанорина (Stephanorhinus). Представители этого рода обитали в Евразии в плейстоцене. У них было два рога, весом они превышали три тонны, а в длину достигали четырех метров. К стефаноринам относятся носорог Мерка (Stephanorhinus kirchbergensis) и этрусский носорог (Stephanorhinus etruscus).

Место стефаноринуса из Дманиси на филогенетическом дереве

Enrico Cappellini et al. / Nature, 2019

Исследователи сравнили полученные последовательности аминокислот белков зубной эмали стефанорина с уже известными последовательностями всех современных видов носорогов, а также вымерших носорога Мерка и шерстистого носорога (Coelodonta antiquitatis). После этого им удалось определить место стефанорина из Дманиси на филогенетическом дереве. Его ближайшими родственниками оказались вымершие шерстистый и носорог Мерка, а из современных видов — суматранский носорог.

Ранее исследователи уже разработали технологию определения пола человеческих останков по составу амелогенина в зубной эмали. Ученые предполагают, что этот способ подойдет для определения пола детей и подростков. В этих случаях остеологический метод, которым пользуются, чтобы выяснить пол взрослых людей, работает не всегда. Также он будет полезен, если от останков мало что сохранилось, кроме зубов.

Екатерина Русакова

Источник: Nplus1

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о