Кость тираннозавра чудом сберегла белковую матрицу

Мэри Швайцер рядом с картиной Майка Скрепника (Mike Skrepnick), изображающей тираннозавра (фото North Carolina State University).

Ошибочными оказались общепринятые представления о процессах окаменения ископаемых останков животных: учёные подтвердили существование белков в мягких тканях тираннозавра, возраст костей которого оценивается в 68 миллионов лет. Однако не спешите покупать билеты в «Парк Юрского периода».

Данная работа показала, что у палеонтологов, изучающих разнообразный мир доисторических тварей и пытающихся выстроить полную картину эволюции жизни на Земле, появилась совершенно новая точка опоры для анализа древней жизни. И находка эта оказалась для учёных настоящим сюрпризом. А началась эта удивительная история ещё в 2005-м.

Тогда мы рассказали о том, что Мэри Швайцер (Mary Higby Schweitzer) из университета Северной Каролины (North Carolina State University) обнаружила внутри окаменелостей тираннозавра (Tyrannosaurus rex) мягкие ткани, чем повергла в шок научную общественность.

Первые химические и молекулярные анализы костей, проведённые Мэри, показали, что удивительным образом в древней ткани сохранилась белковая матрица, придававшая ей когда-то прочную структуру и гибкость. И главное — белок этот дожил до наших дней. Это очень удивило Швайцер, так как общепринятые теории утверждают, что органические компоненты кости не могут просуществовать так долго.

Окаменелое бедро T. rex найдено в 2003 году в районе Hell Creek Formation — бесплодном участке земли, богатом ископаемыми животными и протянувшемся через несколько штатов, включая Вайоминг и Монтану (фото Museum of the Rockies).

Когда животное умирает, белки начинают незамедлительно разрушаться, а в случае с ископаемыми – они медленно замещаются неорганическими соединениями. Это процесс (как считалось ранее) заканчивается в пределах одного миллиона лет. Теперь оказывается, что это не так, и при определённых условиях консервации скорость разрушения белков сильно уменьшается.

Образцы коллагена (наиболее распространённого костного белка), которые доктор Швайцер извлекла из останков тираннозавра, находились глубоко в массиве очень плотной кости, которая, возможно, и послужила защитной оболочкой для коллагеновых волокон. Кроме того, скальная порода защитила скелет животного от разрушения грунтовыми водами и бактериями.

«Вся эта информация поможет нам больше узнать об эволюционных отношениях, о том, как происходит консервация, как молекулы деградируют со временем. Полученные нами данные могут найти применение в медицине, в частности, 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 с помощью энзима трипсина белок на фрагменты (или пептиды), состоящие из 10-20 аминокислот. Затем пептиды разделили с помощью жидкостной хроматографии и распылили в масс-спектрометре (фото с сайта med.harvard.edu).

Азара очистил полученные образцы и пропустил их через масс-спектрометр с ионными ловушками. Хотя образцы содержали малое количество белка, учёному удалось реконструировать последовательности из аминокислот семи фрагментов коллагена.

Так как коллаген эволюционирует очень медленно, то его фрагменты, взятые от тираннозавра, можно сравнивать с последовательностями аминокислот в коллагеновых волокнах современных видов животных. И собранные данные позволили сделать вывод, что курицы, тритоны и лягушки имеют родственное отношение к тираннозавру!

Тут нужно пояснить, что сам по себе вывод этот не сенсационен. «Множество учёных считает, что птицы ведут своё происхождение от динозавров. Но эти теории основаны на „архитектурной“ схожести скелетов, — говорит Азара. — Теперь мы можем с достаточной уверенностью утверждать, что они действительно родственники». То есть палеонтологи получили принципиально иное подтверждение давним представлениям.

Однако нельзя утверждать, что курицы – наиболее близкие современные родственники T. rex, так как исследователи сравнивали древний коллаген далеко не со всеми аналогичными современными структурами. Так, за рамками исследования остались последовательности аминокислот коллагенов крокодила и аллигатора, по идее, имеющих родственные связи с древними ящерами.

До сих пор самым старым распознанным белком считался коллаген, полученный из костей мастодонта, который умер примерно 160-600 тысяч лет назад (анализ также был проведён Азара): в костях мастодонта было обнаружено более 70 фрагментов белка. А коллаген тираннозавра примерно в сто раз старше. Правда, он и сохранился хуже.

Исследователи из медицинской школы Гарварда и её же медицинского центра Beth Israel Deaconess построили последовательности аминокислот коллагенов тираннозавра (жившего 68 миллионов лет назад) и мастодонта (жившего 0,5 миллиона лет назад). Вверху: масс-спектры найденных коллагенов (иллюстрация Zina Deretsky, National Science Foundation).

«То, что учёным удалось обнаружить коллаген — потрясающе! Но палеонтологам предстоит ещё много работы. Необходимо достать окаменелости того же животного, которые находятся глубже, так как они могли сохраниться лучше», — говорит Джек Хорнер (Jack Horner) из университета Монтаны (Montana State University), участвующий в анализе находок. «Большинство окаменелостей было найдено у поверхности, где разрушение более вероятно», — поясняет он.

Джек Хорнер рядом с бедром T. rex (фото Museum of the Rockies, Montana State University).

Авторы работы надеются, что похожие молекулярные данные будут получены из костей других ископаемых животных. Подобная информация может быть использована для построения генеалогического древа динозавров и для лучшего понимания их связи с некоторыми современными видами.

Но далеко не все палеонтологи торопятся отдавать свои экспонаты для молекулярных исследований, так как для получения белков кости будут подвергаться растворению.

При всём при этом не все биологи согласны с тем, что информация, полученная из одного белка, такого как коллаген, может считаться достоверной для построения родословной динозавров.

Так же, как и не может один тип белка помочь нам в создании «Парка Юрского периода». Для восстановления генома этого древнего животного учёным понадобилась бы его ДНК, которая является куда более хрупкой, нежели белки, и разрушается заметно быстрее. Тут стоит вспомнить, что недавно учёные расшифровали ДНК мамонта (в окаменелостях возрастом несколько сотен тысяч лет), а также ДНК неандертальцев (то есть людей, живших более 40 тысяч лет назад).

С другой стороны, когда-то учёные не могли и подумать, что внутри таких древних окаменелостей, как кости тираннозавра, могут сохраниться белки. Так что, кто знает, может исследователям повезёт найти и столь же древние ДНК.



Взлёт млекопитающих не был связан с падением динозавров

29 марта 2007

Изучена пара хищных динозавров из Монголии

26 марта 2007

Найдена древнейшая ящерица-змея

26 марта 2007

Деликатес из мела: ящерицы летали на крылышках из рёбрышек

21 марта 2007

Открыты норные динозавры

21 марта 2007