Ученые выяснили, что окаменелости могут сохранять органические молекулы
На протяжении многих лет палеонтологи придерживались мнения, что процесс окаменения полностью уничтожает все исходные органические молекулы в древних останках. Однако новое исследование, проведенное учеными из Ливерпульского университета, опровергает эту точку зрения. Они обнаружили, что некоторые мезозойские окаменелости до сих пор сохраняют остатки своих первоначальных органических соединений, таких как коллаген. Это открытие проливает свет на то, как белки могли сохраняться в костях динозавров на протяжении миллионов лет, и ставит под сомнение давнее предположение о том, что любой органический материал в окаменелостях является результатом современного загрязнения.
Исследование было сосредоточено на бедренной кости эдмонтозавра — утконосого динозавра, найденного в формации Хелл-Крик в Южной Дакоте. Этот образец, весом около 23 килограммов, является частью коллекции Ливерпульского университета. Ученые использовали передовые методы масс-спектрометрии и секвенирования белков для анализа костного коллагена в окаменелости. Результаты показали, что органические молекулы, такие как коллаген, действительно присутствуют в некоторых окаменелостях, что опровергает гипотезу о том, что любая органика в ископаемых останках должна быть загрязнением.
Коллаген, являющийся основным структурным белком в костях живых организмов, играет ключевую роль в придании костям прочности, гибкости и структуры. Этот белок образует плотную сетку внутри кости, создавая баланс между жесткостью и упругостью. Обычно коллаген разрушается в процессе окаменения, но исследование показало, что его молекулы могут сохраняться в исключительно хорошо сохранившихся окаменелостях. Это открытие дает редкую возможность изучить биологию динозавров на молекулярном уровне и задает новые вопросы о том, какую биохимическую информацию можно извлечь из древних останков.
Для анализа кости эдмонтозавра исследователи использовали комбинацию методов, включая секвенирование белков, тандемную масс-спектрометрию и визуализацию. Эти методы позволили выявить маркеры коллагена и подтвердить, что обнаруженные фрагменты белка действительно являются остатками древнего организма, а не результатом загрязнения. Особое внимание было уделено фрагментам коллагена альфа-1 — одной из самых фундаментальных форм белка в костях, что стало возможным благодаря работе Центра исследований протеома при Ливерпульском университете.
Это открытие имеет важные последствия для палеонтологии и молекулярной биологии. Оно позволяет ученым уточнить филогении динозавров, сравнивая молекулярные сигнатуры, а также раскрыть биохимические пути, которые способствовали сохранению органических соединений на протяжении миллионов лет. Кроме того, исследование подчеркивает ценность повторного изучения исторических коллекций ископаемых, которые могут содержать упущенные из виду молекулярные структуры. Например, изображения, полученные с помощью кросс-поляризованной световой микроскопии и хранящиеся в архивах, могут выявить неповрежденные участки костного коллагена, предлагая новые кандидаты для дальнейшего анализа.
Успех этого исследования стал возможен благодаря совместным усилиям ученых из различных институтов. Исследовательская группа масс-спектрометрии Ливерпульского университета провела углубленное секвенирование белков, в то время как эксперты Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе применили тандемную масс-спектрометрию для обнаружения и количественной оценки маркеров древнего коллагена. Эти коллективные усилия подтвердили, что коллаген в окаменелостях не является результатом загрязнения, а представляет собой древний молекулярный реликт.
Этот прорыв открывает новые направления для исследований. Ученые могут теперь сосредоточиться на определении условий, при которых органические молекулы остаются стабильными в окаменелостях, что позволит идентифицировать образцы или геологические условия, наиболее благоприятные для сохранения биомолекул. Кроме того, растет интерес к тому, как такие данные могут пролить свет на эволюционные пути и взаимосвязи динозавров. Если коллаген или другие белки удастся последовательно идентифицировать в различных образцах, станет возможным проводить сравнения на молекулярном уровне между видами.
Исследование, опубликованное в журнале Analytical Chemistry, не только разрешает давний спор о возможности обнаружения исходных органических молекул в окаменелостях, но и побуждает к повторному изучению музейных и полевых коллекций по всему миру. Это свидетельствует о том, что более глубокие секреты древней жизни, когда-то считавшиеся утерянными, все еще могут быть скрыты в палеонтологической летописи.