Ископаемые кости сохранили молекулы обмена веществ — Nature
Окаменелости долгое время служили главным источником информации о доисторическом мире, и основное внимание уделялось анализу древней ДНК.
Фото: Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License) Древняя окаменелая костьОднако новое исследование, опубликованное в журнале Nature, открывает иную грань: оказывается, в окаменелых костях животных, возрастом от 1,3 до 3 миллионов лет, сохранились молекулы, связанные с их метаболизмом. Эти молекулы-метаболиты способны рассказать не только о самом животном, но и об окружавшей его среде, рисуя картины более жаркого и влажного мира, чем наш.
Метаболомика прорывается в палеонтологиюМетаболомика — наука, изучающая небольшие молекулы, образующиеся в результате химических процессов в организме, — прочно обосновалась в современной биомедицине. Её используют для совершенствования лекарств. Но в палеонтологии доминировал анализ ДНК. Биолог из Нью-Йоркского университета и соавтор исследования Тимоти Бромедж решил пойти другим путём.
"Меня всегда интересовал метаболизм, в том числе скорость метаболизма костной ткани, и я хотел узнать, можно ли применить метаболомику к окаменелостям, чтобы изучить ранние этапы жизни. Оказалось, что костная ткань, в том числе окаменевшая, наполнена метаболитами", — поделился с изданием Бромедж.
Его вдохновила работа, демонстрирующая сохранность коллагена в костях динозавров.
"Я подумал, что если коллаген сохранился в ископаемой кости, то, возможно, и другие биомолекулы защищены в костной микросреде", — объяснил он.
Как молекулы попадают в кость и остаются там на миллионы летБромедж предположил, что метаболиты, циркулирующие в кровотоке, могут "застревать" в костной ткани в момент её формирования, проникая в её пористую структуру. Его команда применила высокоточный метод масс-спектрометрии для анализа костей, найденных на раскопках в Танзании, Малави и Южной Африке.
Для сравнения они изучали как древних животных, так и их современных родственников из тех же регионов Африки — от мышей и песчанок до антилоп и даже древнего слона. Результат превзошёл ожидания: в костях было обнаружено тысячи различных метаболитов.
История в молекулах: болезни, алоэ и спаржаЭти молекулы рассказали целые истории. Одни были связаны с базовыми функциями клеток — энергообменом, ростом. Другие указали на реакцию животных на болезни.
Например, на костях танзанийского суслика возрастом почти два миллиона лет нашли следы паразита Trypanosoma brucei, вызывающего сонную болезнь.
"В костях белки мы обнаружили метаболит, который характерен только для этого паразита и выделяется в кровь хозяина. Мы также наблюдали противовоспалительную реакцию метаболитов белки, предположительно вызванную паразитом", — сказал Бромедж.
Особый интерес представляли метаболиты, попавшие в организм извне — с пищей. Анализ показал, что некоторые животные питались местными растениями, такими как спаржа и алоэ.
"Это значит, что в случае с белкой она поедала алоэ и получала эти метаболиты в свой кровоток", — полагает исследователь.
Реконструкция мира с точностью экологаЭта, казалось бы, мелкая деталь открыла огромные возможности для реконструкции древней экосистемы.
"Поскольку условия окружающей среды, в которых произрастает алоэ, очень специфичны, теперь мы знаем больше о температуре, количестве осадков, состоянии почвы и кронах деревьев, что позволяет нам воссоздать среду обитания белки. Мы можем составить историю для каждого из этих животных", — сказал Бромедж.
Полученные данные согласуются с другими исследованиями климата далёкого прошлого. По мнению учёных, использование метаболического анализа для изучения окаменелостей может позволить воссоздать среду обитания доисторических существ с такой степенью детализации, как если бы они были экологами, работающими в естественной среде.
Темы экология