Исследователи определили почти полный набор белков, протеом, в зубной эмали ныне вымершего носорога, и полученная генетическая информация на миллион лет старше, чем самая старая ДНК, секвенированная у 700000-летней лошади.
Выводы ученых факультета здравоохранения и медицинских наук Копенгагенского университета и колледжа Святого Иоанна Кембриджского университета опубликованы сегодня в журнале Nature.
Они знаменуют собой прорыв в области древних молекулярных исследований и могут решить некоторые из самых больших загадок биологии древних животных и человека, позволив ученым точно реконструировать эволюцию из более далекого прошлого, чем когда-либо прежде.
«В течение 20 лет древняя ДНК использовалась для решения вопросов об эволюции вымерших видов, адаптации и миграции людей, но у нее есть ограничения. Впервые мы получили древнюю генетическую информацию, которая позволяет нам реконструировать эволюцию, выходящую за рамки обычного срока сохранения ДНК ”, – сказал профессор Энрико Каппеллини, доцент кафедры палеопротеомики Института Глобуса Копенгагенского университета и первый автор статьи. , говорит.
«Этот новый анализ древних белков зубной эмали откроет новую захватывающую главу в изучении молекулярной эволюции.’
Например, использование анализа ДНК позволило генетически проследить процессы эволюции, лежащие в основе происхождения нашего вида, которые произошли примерно за последние 400000 лет. Однако, учитывая линии, ведущие к нашему виду и к шимпанзе (ближайший к нам вид), разветвились примерно шесть-семь миллионов лет назад, это означает, что в настоящее время у нас нет генетической информации о более чем 90% пути эволюции. что привело к нам.
Соответственно, мы до сих пор не знаем, какова именно генетическая связь между нами и, например, Homo erectus – древнейшим из известных видов людей, имевших современные человеческие пропорции тела – или между нами и группой австралопитеков. видов, включая культовую окаменелость, обычно называемую Люси.
Секвенирование древних белков, основанное на новаторской технологии, называемой масс-спектрометрией, теперь может извлекать генетическую информацию из 1.Стефаноринус, которому 77 миллионов лет – вымерший носорог, обитавший в Евразии в плейстоцене. Исследователи извлекли белковые остатки зубной эмали из ископаемого зуба, который был обнаружен в Дманиси, штат Джорджия, и использовали масс-спектрометрию для секвенирования древних белков и получения генетической информации, ранее недоступной с помощью секвенирования ДНК.
Зубная эмаль – самый твердый материал, присутствующий в организме млекопитающих. В этом исследовании исследователи обнаружили, что набор белков, которые он содержит, существует дольше, чем ДНК, и генетически более информативен, чем коллаген, единственный другой древний белок, который до сих пор был обнаружен в окаменелостях старше одного миллиона лет.
В конечном итоге, секвенирование древних белков на основе масс-спектрометрии расширяет возможности получения надежной и богатой генетической информации от окаменелостей млекопитающих до тех, которым миллионы, а не тысячи лет.
«Благодаря новому методу, основанному на секвенировании белков, возможности генетической информации были расширены за пределы древней ДНК», – объясняет профессор и соавтор-корреспондент Джеспер Велгаард Олсен из Центра исследований белков Novo Nordisk Foundation.
«По сути, этот подход может сказать нам не только вид и пол древней окаменелости, но мы также можем провести линию эволюции – все по одному зубу», – говорит он. Энрико Каппеллини добавляет: «Зубная эмаль в большом количестве и очень прочная, поэтому большая часть окаменелостей приходится на зубы».
“ Мы смогли найти способ получения генетической информации, который является более информативным и надежным, чем любой другой источник сопоставимого возраста ранее, и он основан на материалах, которых много в летописях окаменелостей, поэтому потенциал применения этого подхода очень высок. обширный.’
Секвенирование древнего протеома из окаменелости Dmanisi Stephanorhinus привело исследователей к интеграции его в эволюционное древо, включая другие вымершие и существующие виды носорогов, и к определению его генетической связи с ними, объясняет ведущий автор статьи профессор Эске Виллерслев. Эске Виллерслев занимает должности в колледже Святого Иоанна Кембриджского университета и является директором Центра геогенетики Фонда Лундбека при Копенгагенском университете.
«Есть вымершие виды древних людей, от которых нам не удалось получить ДНК – такие виды, как Homo Erectus.
Останки, которые у нас есть, слишком стары и плохо сохранились, чтобы ДНК могла выжить ”, – говорит он.
«Это исследование меняет правила игры, открывая множество возможностей для дальнейших эволюционных исследований как на людях, так и на млекопитающих.
Это произведет революцию в методах исследования эволюции на основе молекулярных маркеров и откроет совершенно новую область древних молекулярных исследований.’
Такая перестройка эволюционного происхождения одного вида может показаться небольшой корректировкой, но выявление изменений у многочисленных вымерших млекопитающих и людей может привести к значительным сдвигам в нашем понимании того, как развивалась животная жизнь.
Команда ученых уже применяет полученные данные в своих текущих исследованиях.
Открытие может позволить ученым всего мира собрать генетические данные древних окаменелостей и построить более крупную и точную картину эволюции сотен видов, включая наш собственный.