Белки со временем разрушаются, и изучать их историю сложно. Но новое исследование обнаружило древние белки в зубной эмали млекопитающих, чьи окаменелости нашли в Кении, в долине Рифт. Возраст находки — 18 миллионов лет. Это открытие позволяет заглянуть в прошлое и понять, как жили и развивались эти животные.

Ученые из Гарварда и Смитсоновского института опубликовали работу в журнале Nature.

Зубы — это камни у нас во рту, — объясняет Дэниел Грин, руководитель полевых исследований и ведущий автор статьи. — Они тверже любой другой ткани в организме. Можно найти зуб возрастом сто лет или сто миллионов, и в нем сохранится геохимическая запись жизни животного: что оно ело, пило, в какой среде обитало.

Раньше считалось, что зрелая эмаль — самая твердая часть зуба — почти не содержит белков. Но благодаря новому методу, масс-спектрометрии с жидкостной хроматографией (LC-MS/MS), ученые обнаружили «огромное разнообразие белков… в разных биологических тканях».

Метод позволяет разделять пептиды по размеру и химическим свойствам, а затем анализировать их с высокой точностью, — поясняет Кевин Уно, соавтор исследования. — Раньше такое было невозможно.

Пептиды — короткие цепочки аминокислот, из которых состоят белки. Если белок — это книга, то пептиды — ее абзацы. Они несут информацию о функциях белка и помогают реконструировать биологические процессы.

Когда выяснилось, что в современных зубах сотни разных белков, ученые обратились к окаменелостям.

Они сотрудничали со Смитсоновским музеем и Национальным музеем Кении, изучая зубы древних слонов и носорогов.

У этих травоядных были крупные зубы с эмалью толщиной 2–3 мм — идеальный материал для анализа.

Обнаруженные пептидные фрагменты (цепочки аминокислот, формирующие белки) оказались настоящей сенсацией.

Никто раньше не находил пептиды возрастом 18 миллионов лет, — говорит Грин. — Это поразительно. До этого самыми древними считались образцы возрастом 3,5 миллиона лет. Благодаря нашему коллеге Тиму Клеланду, эксперту по палеопротеомике, мы отодвинули границу известного в пять-шесть раз.

Найденные пептиды относятся к разным белкам, выполнявшим различные функции.

Мы не восстановили полный протеом древних слонов или носорогов, но собрали значительную часть, — объясняет Грин. — Это дает больше информации, чем изучение одного белка.

Эммануэль Ндиема, соавтор из Национального музея Кении, отмечает:

Теперь мы можем выходить за рамки костей и морфологии, реконструируя молекулярные и физиологические черты вымерших животных. Это прямой ключ к эволюционным связям. Анализ зубов расскажет о диете, болезнях и даже возрасте смерти — то, что раньше было недоступно.

Кроме того, пептиды помогают определить место животных в истории.

Мы можем проследить их родственные связи, как это делают с ДНК у людей, — говорит Уно. — Даже если вид полностью вымер, его белки из зубов помогут разместить его на эволюционном древе.

Исследование началось как побочный проект, но результаты превзошли ожидания.

Мы не думали, что найдем столько белков, — признается Грин. — Их действительно много.

Это открытие позволяет:

• Реконструировать диету и экологию вымерших видов, что важно для понимания климатических изменений.
• Уточнить эволюционные связи между древними и современными животными, разрешив споры палеонтологов.
• Развить методы палеопротеомики, что пригодится в археологии и криминалистике (например, анализ древних останков людей).
• Изучить устойчивость белков, что может помочь в разработке новых материалов или методов консервации.

Метод LC-MS/MS требует высококачественных образцов, а древние зубы часто фрагментированы или загрязнены. Возможны ложные интерпретации из-за деградации белков. Кроме того, исследование сосредоточено на травоядных с толстой эмалью — применимость к другим видам пока не доказана.

Ранее ученые выяснили, как древние люди добывали зубы для украшений.