_ Coji de ouă de dinozaur fosilizate pot păstrează aminoacizii, elementele de bază ale proteinelor, de-a lungul a milioane de ani

Ca om de știință, munca de laborator poate deveni uneori monotonă. Dar în 2017, în timp ce un doctorat. student la paleobiologie la Universitatea Bristol din Marea Britanie, am auzit o exclamație veselă de peste cap. Kirsty Penkman, șefa laboratorului de racemizare a aminoacizilor din nord-est de la Universitatea din York, tocmai citise datele imprimate de pe cromatograme și practic sărea în sus și în jos.

Instrumentul detectase semnături revelatoare ale anticelor. aminoacizi din coaja de ou. Aminoacizii sunt blocurile de construcție care alcătuiesc secvențele de proteine ​​în organismele vii. Dar aceasta nu era orice coajă de ou; a fost o fosilă de la un titanozaur, un dinozaur uriaș erbivor care a trăit acum aproximativ 70 de milioane de ani.

Nu prea mult material organic supraviețuiește peste milioane de ani, ceea ce limitează capacitatea oamenilor de știință de a studia biologia organismelor dispărute în comparație. la cele moderne, ale căror proteine ​​și ADN pot fi secvențiate. După cum a sugerat entuziasmul lui Penkman, acești aminoacizi au fost extraordinari.

De fapt, acest rezultat a venit în mod neașteptat, în mijlocul eforturilor echipei noastre de a testa afirmațiile privind conservarea aproape curată a proteinelor în osul dinozaurului. Am adus diverse oase fosile la Penkman, dar rezultatele au sugerat că nu s-au păstrat aminoacizi originali și că au fost chiar contaminați de microbi din mediul în care au fost îngropați.

Testarea fosilelor de coajă de ou a fost nici măcar în planul nostru inițial de cercetare.

Totuși, tocmai văzusem că colega mea Beatrice Demarchi, Penkman și echipa lor au detectat secvențe scurte de proteine ​​în coaja de ou de păsări de 3,8 milioane de ani. Am prezis că, dacă cojile de ouă de dinozaur nu ar păstra nicio proteină originală, atunci probabil că nici oasele lor nu ar conserva nici una și am vrut să văd dacă acesta este cazul. Din fericire, aveam o sursă de coajă de ou de dinozaur.

În jurul anului 2000, multe fragmente de coajă de ou au fost exportate ilegal din Argentina pe piața comercială. Fiind un copil obsedat de fosile, am primit chiar și un fragment de mărimea unei monede dintr-un magazin de minerale din SUA. Penkman și cu mine am testat acel fragment, precum și un alt fragment din magazinul de cadouri al unui muzeu european.

Aceste fragmente de fosile au câștigat, în anumite privințe, valoare științifică, deoarece nu aparțineau niciunei colecții de muzeu. Nu a trebuit să ne facem griji cu privire la deteriorarea lor în timpul analizei. Spre surprinderea noastră, am dat peste o ocazie rară de a studia rămășițele organice antice de la un dinozaur.

Încurajat de această descoperire inițială, echipa noastră mare, internațională, a analizat mai multe coji de ouă de dinozaur din Argentina, Spania și China, folosind o mare varietate de tehnici. Deși unele coji de ouă au păstrat aminoacizii mult mai bine decât altele, dovezile în general au sugerat că aceste molecule erau vechi și originale, posibil cu o vechime cuprinsă între 66 de milioane și 86 de milioane de ani.

De-a lungul vieții, proteinele care au ajutat la calcificarea coaja de ou a rămas prinsă în cristalele minerale. Cu toate acestea, aminoacizii rămași pe care i-am detectat au constat în molecule libere care s-au rupt din lanțurile lor proteice prin reacții cu apa. Am detectat doar câțiva dintre cei mai stabili aminoacizi. Au lipsit cei mai puțin stabili, deoarece s-au degradat.

Aminoacizii încă conservați erau ceea ce chimiștii numesc racemici. Aminoacizii pot apărea în configurații pentru stângaci sau dreptaci. Organismele vii își reglează aminoacizii astfel încât să apară aproape exclusiv în configurația stângă. După ce organismul moare, aminoacizii se pot transforma între mâini până când ajung la 50–50 de amestecuri din ambele configurații.

Un amestec de 50–50 este cunoscut sub numele de racemic și sugerează că aminoacizii s-au separat de lanțurile lor proteice. cu foarte mult timp în urmă.

Rezultatele noastre de coajă de ou de dinozaur au arătat o degradare mai extremă decât cea observată la fosilele mai tinere de coajă de ou de păsări și coajă de moluște. Rezultatele noastre s-au potrivit și cu cele din experimentele care expun coaja de ou la căldură în laborator, simulând degradarea de-a lungul a mii sau milioane de ani.

Organismele întăresc aceste coji cu un tip de mineral de carbonat de calciu numit calcit. Spre deosebire de fosfatul de calciu care alcătuiește osul, calcitul poate acționa ca un sistem închis prin captarea produselor proteinelor implicate în calcificare pe măsură ce se descompun, inclusiv aminoacizii liberi separați de secvențele de proteine. Acest sistem închis ne-a permis să observăm aminoacizii în analizele noastre.

Coaja de ou de păsări este chiar printre cele mai bune materiale pentru a găsi secvențe de proteine ​​conservate în fosile, cu atât mai puțin aminoacizi liberi. Echipa lui Demarchi a detectat secvențe scurte și intacte de aminoacizi încă legați într-un lanț din coaja de ou de pasăre veche de cel puțin 6,5 milioane de ani.

Alți cercetători au susținut că au găsit aminoacizi mai vechi, precum și mai extremi. și revendicări mai puțin probabile privind secvențele de proteine ​​conservate. Dar, studiul nostru folosește o gamă mai largă de metode și raportează cel mai bun semnal pentru moleculele stabile într-un țesut despre care știm acum că păstrează bine moleculele.

Aminoacizii noștri de dinozaur ar putea deține recordul pentru cel mai vechi material legat de proteine. s-a găsit totuși pentru care dovezile sunt foarte puternice și prima dovadă clară de la un dinozaur mezozoic.

Secvența genetică din ADN care este în cele din urmă exprimată în proteine ​​oferă un cod sursă pentru organisme pe care oamenii de știință le pot studia. Dar dacă în fosilă se păstrează doar un subset de aminoacizi, este ca și cum ai elimina dintr-o carte toate literele, cu excepția celor cinci - puțină analiză literară este posibilă. Deci, ce mesaje din viața antică ar putea persista în aceste capsule ale timpului de calcit?

Un semnal informativ biologic ar putea implica izotopi stabili, care sunt atomi ai aceluiași element cu mase diferite. Oamenii de știință pot analiza raporturile izotopice stabile ale carbonului, oxigenului sau azotului pentru a afla despre sursa lor, cum ar fi dieta animalului. Deoarece calcitul de coajă de ou este un sistem închis, este mai probabil ca raporturile izotopice stabile din aminoacizii lor să provină direct de la dinozaur, mai degrabă decât de la contaminarea externă.

În cercetările viitoare, echipa noastră va folosi fosile pentru a căuta și mai departe. înapoi în timp. Alte organisme decât dinozaurii care depun ouă și-au întărit țesuturile cu calcit. De exemplu, artropodele marine numite trilobiți care au trăit cu mai bine de jumătate de miliard de ani în urmă aveau calcit în ochi.

Studiul rămășițelor mai vechi ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă schimbările moleculare care au loc în fosile pe perioade lungi de timp. Calcitul fosil, capsula temporală moleculară a Pământului, poate trimite cercetătorilor povești slabe din viața demult dispărută pentru a le înțelege mai bine biologia.

Cojile de ouă orfane folosite în analiza noastră inițială au găsit un final fericit. În cele din urmă, au câștigat o nouă casă la Museo Provincial Patagonico de Ciencias Naturales din Argentina, un muzeu de științe naturale din Patagonia, repatriat în singura provincie despre care se știe că produce acest tip de structură microscopică a cojii de ou.

Acest articol este republicat din The Conversație sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)