О чем могут рассказать ископаемые белки?
Революционный прорыв в палеонтологических исследованиях, вызванный появлением действующих методик извлечения органических материалов из многомиллионолетних горных пород, до конца еще не осмыслен научным сообществом. Одной из первых сделать попытку оценить значение этих инноваций решила Мэри Швейцер, которой принадлежит честь открытия остатков мягких тканей тираннозавров и других мезозойских ящеров.
По мнению исследовательницы, озвученному на ежегодном собрании Американской ассоциации анатомов в Чикаго, ископаемые белки при должном подходе могут пролить свет на очень широкий круг вопросов – от деталей эволюционного процесса до поиска внеземной жизни.
В силу понятной традиции главной звездой молекулярных исследований палеонтологов обычно выступает ДНК. «Вещество наследственности» имеет хороший многолетний пиар и достаточно хорошо изучено как в современных, так и в некоторых ископаемых вариантах. Однако молекулярным палеонтологам пора расширять границы и открывать для себя удивительный мир древних белков, уверена доктор Швейцер.
«Если вдуматься, то именно сигналы ДНК – белки – на самом деле являются тем материалом, на котором работает естественный отбор. Последовательности белков могут быть использованы для получения «родословных» организмов точно так же, как и сама ДНК.
Но те модификации белков, которые непосредственно не связаны с ДНК и не могут быть надежно предсказаны только по последовательности ДНК, все равно в состоянии раскрыть нам, как они функционируют, потому что функция белка определяется его трехмерной структурой», — заявила она.
Как отметила Швейцер, с точки зрения функционального и эволюционного значения изменения ДНК во времени не имеют большого значения, если одновременно не изменяется белок. В результате изучение изменений, происходящих со временем в белках, может дать более богатую информацию об эволюции, чем изучение только ДНК.
Кроме того, белки могут давать подсказки о возрасте образца или об окружающей среде, в которой животное жило или было захоронено. До сих пор не совсем понятно, что заставляет некоторые белки разрушаться, а другие — сохраняться в течение целых геологических эпох.
Поскольку некоторые белки с большей вероятностью остаются стабильными в течение десятков миллионов лет, они могут стать ценными источниками новой информации, извлекаемой из старых костей.
С учетом всего вышесказанного Мэри Швейцер призвала палеонтологическое сообщество сосредоточиться на выработке и совершенствовании методик извлечения и очистки ископаемых белков из окаменелостей. Еще одним перспективным направлением работы она считает поиск тех аспектов, в которых древние белки могут открыть нам что-то новое.
Например, можно ли с их помощью больше узнать не только об эволюционных отношениях, но и о физиологии животных? Могут ли белки рассказать нам больше не о собственных функциях, но и о тканях, которые они составляют? Как насчет репродуктивного поведения?
Или, может быть, белки могут быть использованы, чтобы помочь определить сроки, когда различные эволюционные новинки появлялись в разных точках в истории Земли.
Даже этим широчайшим кругом вопросов потенциальные перспективы изучения ископаемых белков не исчерпываются. Учитывая, что динозавры пережили множество глобальных изменений, возможно, мы сможем узнать что-то из того, как они реагировали на эти события на молекулярном уровне.
А понимание причин, заставляющих некоторые белки быстро разрушаться или наоборот, сохраняться неопределенно долгое время, вполне вероятно, поможет ученым создавать новые лекарства или биоматериалы.
«У нас тут есть прозрачные, гибкие, полые биополимеры, которым 80 млн лет. Кто-то может найти для них интересное применение!», – добавила Швейцер, отметив, что методы исследования, используемые для извлечения белков из древних костей, могут пригодиться и при поисках внеземной жизни. В конце концов, просеивание костей, погребенных в отложениях Монтаны, в поисках бесконечно малых фрагментированных биомолекул, не так сильно отличается от просеивания осадочных пород Марса на предмет признаков жизни…
