Перья динозавров содержали белки, роднящие их с перьями современных птиц

Насколько динозавры похожи на современных птиц? Этот вопрос находится в центре внимания нового исследования, в котором изучалось, как белки, содержащиеся в перьях динозавров, изменялись на протяжении миллионов лет и в условиях экстремальной жары.

Предыдущие исследования показали, что перья динозавров содержали белки, которые делали их менее жесткими, чем перья современных птиц. Теперь исследователи из Университетского колледжа Корка (UCC), Стэнфордского источника синхротронного излучения (SSRL) при Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и других институтов обнаружили, что перья динозавров изначально имели очень схожий с перьями современных птиц белковый состав. Этот результат означает, что современный химический состав перьев птиц, вероятно, возник гораздо раньше, чем считалось ранее, возможно, уже 125 млн. лет назад.

Очень интересно обнаружить новые сходства между динозаврами и птицами, — сказала Тиффани Слейтер, палеонтолог из UCC и ведущий автор нового исследования.

Используя рентгеновское и инфракрасное излучение, мы обнаружили, что перья динозавра Sinornithosaurus содержат большое количество бета-белков, как и перья современных птиц. Эта находка подтверждает нашу гипотезу о том, что у птиц-динозавров были жесткие перья — как у современных птиц.

Суть проблемы заключается в составе белков. Ранее в перьях динозавров были обнаружены в основном белки альфа-кератина, которые делают перья менее жесткими, в то время как перья современных птиц богаты белками бета-кератина, которые укрепляют перья для полета. Однако исследователей интересовало, отражает ли это различие реальный химический состав перьев при жизни или является артефактом процесса окаменения.

Чтобы выяснить это, Слейтер и ее коллега палеонтолог Мария Макнамара совместно с учеными SSRL проанализировали перья динозавра Sinornithosaurus и ранней птицы Confuciusornis возрастом 125 млн. лет, а также перья 50-миллионной давности из США. Результаты исследования опубликованы сегодня в журнале Nature Ecology and Evolution.

Чтобы обнаружить белки в древних перьях, ученые поместили окаменелости перед мощным рентгеновским излучением SSRL, которое показало наличие ключевых компонентов бета-белков. По словам научного сотрудника SSRL Сэма Уэбба, это помогло исследователям определить, сохранились ли бета-белки в «родной» форме или они изменились с течением времени, и как эти изменения происходят химически.

Команда также провела отдельные эксперименты, имитирующие температуры, которым со временем подвергаются окаменелости, сказал Уэбб. Эти эксперименты показали, что альфа-белки могут образовываться в окаменелостях в результате процесса окаменения, а не входить в состав пера при жизни.

Анализ показал, что, хотя некоторые ископаемые перья содержат большое количество альфа-белков, они, скорее всего, не были там изначально, а образовались со временем. Они образовались под воздействием высокой температуры, которую испытывают ископаемые.

Наши эксперименты позволяют объяснить, что это странное химическое несоответствие является результатом разрушения белка в процессе окаменения, — сказал Слейтер.

Поэтому, хотя некоторые перья динозавров и сохранили следы оригинальных бета-белков, другие ископаемые перья содержат альфа-белки, образовавшиеся в процессе окаменения.

«Идея о том, что первоначальный состав белков может меняться с течением времени, — это часто упускаемый из виду аспект изучения биомаркеров глубокой древности», — сказал Вебб. „Сравнение результатов рентгеновской спектроскопии с дополнительными лабораторными измерениями экспериментально нагретых образцов перьев помогло откалибровать наши выводы“.

Следы древних биомолекул, несомненно, могут сохраняться в течение миллионов лет, но нельзя читать ископаемую летопись буквально, поскольку даже хорошо сохранившиеся на первый взгляд ископаемые ткани подвергались варке и раздавливанию в процессе окаменения, — говорит Мария Макнамара, старший автор исследования.

«Мы разрабатываем новые инструменты, позволяющие понять, что происходит во время окаменения, и раскрыть химические секреты окаменелостей», — сказала Макнамара. „Это позволит нам получить новые интересные сведения об эволюции“.

22.09.2023