Палеонтологи нашли в яйцах титанозавра аминокислоты вместо пептидов
Ученые из Европы и США определили, какие аминокислоты содержатся в скорлупе яиц титанозавра возрастом около 80 миллионов лет. Набор и состояние молекул говорят о том, что за такой срок все пептиды (цепочки из аминокислот), которые теоретически могли остаться в скорлупе, должны были деградировать. В пользу той же точки зрения говорят эксперименты с субфоссилиями — останками, где часть тканей не успела превратиться в окаменелость. Это ставит под сомнение находки пептидов в останках динозавров, которые были сделаны ранее. Препринт доступен на сайте bioRxiv.org.
Биологические полимеры разлагаются довольно быстро. Поэтому ни цельных ДНК и РНК, ни белков в останках динозавров, которым 65 и более миллионов лет (здесь не идет речь о птицах, хотя формально они тоже динозавры), найти не получится. Одним из самых старых молекул белков, которые удалось извлечь из останков животных (а конкретно страусиных яиц), менее 4 миллионов лет.
Тем не менее, в научных журналах периодически появляются статьи о том, что в фоссилиях динозавров обнаружили части белков — короткие цепочки из аминокислот, называемые пептидами. Сообщают даже о фрагментах вполне конкретных молекул — коллагенов в останках тираннозавров (68 миллионов лет) и гадрозавров (78 миллионов лет). Это действительно одни из самых стойких белков, но и у них мало шансов сохраниться на столь длительное время. Проблема еще и в том, что короткие «отрезки» белковых молекул у разных видов могут быть одинаковыми, поэтому определить их происхождение почти невозможно: настоящие пептиды динозавров не получится отличить от биологического загрязнения пептидами современных птиц.
Поэтому палеонтологи и химики из нескольких европейских и американских лабораторий во главе с Кристи Пенкман (Kirsty Penkman) из Йоркского университета (Великобритания) проанализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), какие аминокислоты содержатся в доступных им окаменелостях — скорлупе яиц титанозавра возрастом около 80 миллионов лет, и сравнили полученные данные с набором аминокислот в искусственно состаренной скорлупой современного яйца, субфоссилизированной скорлупой яйца страуса возрастом 3,8 миллиона лет и крышечкой раковины улитки битинии, которой было примерно 30 миллионов лет. Кроме ВЭЖХ использовали еще рамановскую спектроскопию и пиролитическую газовую хроматографию с масс-спектрометрией.
И в скорлупе страусиного яйца, и в остатках яйца титанозавра сохранились наиболее стойкие аминокислоты: глицин, глутамин/глутамат, аланин и, вероятно, валин. Все аминокислоты, которые могли рацемизироваться (то есть имеют оптические изомеры; в живых организмах аминокислоты левовращающие, а рацемат — смесь право- и левовращающих изомеров в соотношении 1:1), сделали это. Пептидов при этом практически не обнаружили.
Авторы делают вывод, что аминокислоты могут сохраняться в яичной скорлупе десятки миллионов лет, но цепочки из них — вряд ли. Минерал кальцит, который составляет основу яичной скорлупы, продлевает жизнь белковых остатков, создавая вокруг них подобие защитной оболочки. Но этого недостаточно, чтобы мезозойские биомолекулы сохранились до наших дней. Распад белков термодинамически неизбежен. Замедлить его можно было бы низкими температурами, но в те времена, когда погибали найденные динозавры, было недостаточно холодно. Таким образом, отмечают ученые, стоит относиться критически к находкам пептидов в останках мезозойских животных — особенно если это не яйца, а кости или другие фрагменты тела, где кальцита меньше и белки не так защищены от деградации.
Хотя найти белки из тел динозавров, скорее всего, не получится, окаменевшие останки этих животных в любом случае представляют собой богатый источник информации. Так, благодаря фоссилизированной скорлупе яиц динозавров палеонтологи узнали, что некоторые тероподы отгоняли хищников от своих гнезд, а в останках игуанодона возрастом 133 миллиона лет обнаружили окаменевшие фрагменты мозга.
Светлана Ястребова
Эти беспозвоночные жили на планете в кембрийском периоде
Ученые нашли предков тихоходок. Ими оказались беспозвоночные из группы Luolishaniidae, которые жили на земле в кембрийском периоде. Эти существа напоминали современных тихоходок строением ротового аппарата и конечностей. Однако в телах луолишаниид было больше сегментов, а конечности были длиннее. Как отмечается в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, тихоходки в процессе эволюции становились все более мелкими, из-за чего им пришлось пожертвовать частью сегментов тела и длинными конечностями. Тихоходки (Tardigrada) давно привлекают внимание ученых благодаря способности выживать в экстремальных условиях, например, под воздействием высоких доз радиации или при очень низких температурах. Однако о происхождении этих необычных существ до сих пор известно немного. Предполагается, что их предками были кембрийские морские беспозвоночные лобоподы (Lobopodia), напоминавшие червей с мягким телом и короткими конечностями, такие как галлюцигения (Hallucigenia). Помимо тихоходок, от лобопод, вероятно, произошли членистоногие (Arthropoda) и онихофоры (Onychophora). Команда специалистов, которую возглавил Тхэ-юн Пак (Tae-Yoon S. Park) из Корейского института полярных исследований, решила выяснить, как тихоходки приобрели характерный план строения, который включает четыре пары конечностей с коготками на концах и выстланную кутикулой глотку. Простое изучение ископаемых тихоходок не дает ответа на этот вопрос, поскольку они очень скудно представлены в палеонтологической летописи. Древнейший организм, который можно отнести к этой группе, жил в среднем кембрии. Однако он вел паразитический образ жизни — а значит, строение его тела было узко специализированным и сильно отличалось от предкового. А тихоходки Milnesium swolenskyi, Beorn leggi и Paradoryphoribius chronocaribbeus из мелового и миоценового янтаря уже сильно напоминали современных. Пак и его коллеги собрали сведения о строении тела 40 видов тихоходок (включая три вымерших вида, известных по инклюзам в янтаре), всех кембрийских лобопод и ряда видов членистоногих и онихофор. В первую очередь авторов интересовало устройство ротового аппарата, конечностей и покровов. В результате выяснилось, что у тихоходок и лобопод много общих анатомических черт. Среди них кутикулярные чувствительные органы вокруг рта, парные выросты в средней части головы, дифференциация конечностей на два типа, наличие когтей и присутствие заостренных частей в ротовом аппарате. Кроме того, мышцы тихоходок и лобопод крепятся похожим образом. Таким образом, многие характерные признаки тихоходок унаследованы ими от лобопод. В классе Eutardigrada больше всего предковых черт сохранил род Milnesium, а в классе Heterotardigrada — род Coronarctus. У представителей обоих этих родов удлиненное тело, отсутствуют кутикулярные пластинки на сегментах тела, а на конечностях нет пальцев, так что когти крепятся к ним непосредственно. Ранее самыми примитивными тихоходками считались представители семейства Stygarctidae. На следующем этапе Пак с соавторами построили филогенетическое древо тихоходок. Так им удалось выяснить, что наиболее вероятными предками этих беспозвоночных были лобоподы из клады Luolishaniidae, которые жили на планете в кембрийском периоде и обладали пятью-шестью парами конечностей. На близкое родство двух этих групп указывают такие общие признаки, как сходные ротовые придатки и наличие двух типов конечностей. Впрочем, некоторые черты строения тихоходок заметно изменились по сравнению с предками. Например, если конечности луолишаниид были длинными, то у тихоходок они стали намного короче, вероятно, из-за потери гена dachshund. А от девяти-шестнадцати сегментов тела, характерных для представителей группы Luolishaniidae, у их потомков осталось лишь четыре. По мнению Пака и его коллег, тихоходки утратили средние сегменты тела, соответствующих груди и части брюшка насекомых. Вероятно, укорочение конечностей и всего тела связано с миниатюризацией этих беспозвоночных. Ранее мы рассказывали о том, как биологи из Техасского университета проверили на нейронах крыс белок Dsup, который отвечает за радиационную защиту тихоходок. В прошлых работах на клетках эмбриональных почек человека это вещество защищало цепи ДНК от повреждений, но в головном мозге млекопитающих повело себя с точностью до наоборот. После внедрения гена Dsup в нейронах быстро появлялись признаки необратимого повреждения, а риск гибели клеток повышался.