Αρχαίες πρωτεΐνες 29 εκατομμυρίων ετών αλλάζουν όσα ξέραμε για την εξέλιξη των ειδών

Επιστήμονες ανέκτησαν πρωτεΐνες ηλικίας έως 29 εκατομμυρίων ετών από σμάλτο δοντιών απολιθωμάτων – Νέες ανακαλύψεις φωτίζουν τη διατροφή, το περιβάλλον και την εξέλιξη εξαφανισμένων ειδών.

Αρχαίες πρωτεΐνες που διατηρήθηκαν σε απολιθώματα μπορούν να αποκαλύψουν απίθανες λεπτομέρειες για ζώα που έζησαν πριν από εκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, όπως και όλα τα μόρια που γερνούν, οι πρωτεΐνες υποβαθμίζονται με τον χρόνο. Μέχρι πρόσφατα, οι παλαιότερες πρωτεΐνες που μπορούσαν να αναλυθούν σε βάθος είχαν ηλικία περίπου 4 εκατομμυρίων ετών.

Δύο νέες μελέτες, δημοσιευμένες στο περιοδικό Nature στις 9 Ιουλίου, έρχονται να ανατρέψουν αυτά τα δεδομένα. Η μία πραγματοποιήθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ και του Ινστιτούτου Σμιθσόνιαν, και η άλλη από το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης. Και οι δύο ομάδες κατάφεραν να ανακτήσουν αρχαίες πρωτεΐνες που ενδέχεται να έχουν ηλικία έως και 29 εκατομμύρια έτη. Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει νέους ορίζοντες στη μελέτη της εξέλιξης, της διατροφής και της συμπεριφοράς εξαφανισμένων ειδών.

Οι επιστήμονες εντόπισαν τις αρχαίες πρωτεΐνες στο σμάλτο των δοντιών, το πιο ανθεκτικό υλικό στο σώμα των σπονδυλωτών. Πρώτα άλεσαν το σμάλτο σε σκόνη και το επεξεργάστηκαν χημικά ώστε να απομονώσουν τις πρωτεΐνες. Για να αποκλείσουν την πιθανότητα σύγχρονης επιμόλυνσης, εξέτασαν το είδος και την έκταση των χημικών αλλοιώσεων που υφίστανται οι πρωτεΐνες με την πάροδο του χρόνου (διαγένεση) — και οι αλλοιώσεις αυτές ταίριαζαν απόλυτα με την ηλικία των απολιθωμάτων.

Η ομάδα του Χάρβαρντ εστίασε σε απολιθώματα μεγάλων αφρικανικών ζώων όπως ελέφαντες, στην περιοχή Τουρκάνα της Κένυας, ηλικίας από 1,5 έως 29 εκατομμύρια χρόνια (με μεγαλύτερη ακρίβεια έως τα 18 εκατομμύρια).

Η θερμή κλίμακα της Κένυας κάνει την εύρεση τόσο παλαιών πρωτεϊνών ακόμα πιο εντυπωσιακή. Σε πολύ πιο ψυχρές συνθήκες, στον Αρκτικό Καναδά, η ομάδα της Κοπεγχάγης κατάφερε να εξαγάγει ακολουθίες πρωτεϊνών από ρινόκερο ηλικίας 24 εκατομμυρίων ετών, που ανήκει στην οικογένεια Rhinocerotidae.

Αφού ανέκτησαν τις πρωτεΐνες, οι ερευνητές τις συνέκριναν με γνωστές ακολουθίες από υπάρχοντα είδη. Αυτό τους επέτρεψε να τοποθετήσουν τα εξαφανισμένα είδη στο εξελικτικό δέντρο της ζωής.

Η μελέτη του Χάρβαρντ έδειξε ότι ένα πλάσμα της οικογένειας Anthracotheriidae, ηλικίας 18 εκατομμυρίων ετών, είναι πιθανός πρόγονος του ιπποπόταμου. Αντίθετα, το Arsinoitherium, ένα ζώο με χαρακτηριστικά ρινόκερου που έζησε πριν από 29 εκατομμύρια χρόνια, δεν έχει ζώντες συγγενείς.

Ο ερευνητής Ενρίκο Καπελίνι, μέλος της ομάδας της Κοπεγχάγης, σημειώνει ότι οι ανακαλύψεις αυτές επεκτείνουν χρονικά τη δυνατότητα ανάλυσης αρχαίων μορίων κατά δέκα φορές, σε σχέση με το αρχαίο DNA, που σπάνια διατηρείται πάνω από 1 εκατομμύριο χρόνια.

Οι μελλοντικές αναλύσεις ισοτόπων άνθρακα και αζώτου στις πρωτεΐνες μπορεί να προσφέρουν νέες πληροφορίες για τη διατροφή, το περιβάλλον και τις μετακινήσεις εξαφανισμένων ειδών. Ήδη από το 2009, επιστήμονες είχαν ανιχνεύσει κατάλοιπα κολλαγόνου σε απολίθωμα δεινοσαύρου ηλικίας 80 εκατομμυρίων ετών (Brachylophosaurus canadensis). Παρότι το κολλαγόνο είχε διασπαστεί, επιβεβαιώθηκε ότι προερχόταν από πρωτεΐνη που σήμερα απαντάται μόνο σε πουλιά.

Αν ανακαλυφθούν καλύτερα διατηρημένα δείγματα στο μέλλον, μπορεί να αναδυθούν πληροφορίες ακόμα πιο εντυπωσιακές.

Ο Matthew Collins, ειδικός στην παλαιο πρωτεομική από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, χαρακτηρίζει τα αποτελέσματα «θεαματικά, αν ισχύουν» και εκτιμά ότι μπορούν να μεταμορφώσουν την κατανόηση των απολιθωμάτων. Ορισμένες πρωτεΐνες στο σμάλτο διαφέρουν ανάλογα με το φύλο, γεγονός που σημαίνει πως μπορεί να προσδιοριστεί το φύλο απολιθωμένων ζώων — κάτι εξαιρετικά δύσκολο μέχρι τώρα. Επιπλέον, τοποθετώντας είδη στο εξελικτικό δέντρο, ίσως ξεκαθαρίσουν χρόνιες διαφωνίες, όπως αυτή για την καταγωγή των αλόγων. Αν το DNA μάς πήγε στο μακρινό παρελθόν, οι πρωτεΐνες φαίνεται πως θα μας πάνε ακόμα πιο πίσω.

Πηγή: https://www.lifo.gr