Остатки древних животных могут сохранять белковые молекулы, полезные для эволюционных исследований.

Мы уже привыкли, что из тысячелетних костей можно извлечь ДНК и потом её прочесть. «Тысячелетних» – это только так говорится: сейчас можно прочесть ДНК из десяти- и стотысячелетних костей и зубов, и благодаря ей мы регулярно узнаём какие-то сведения из мира денисовских людей и шерстистых мамонтов. Источником ДНК не обязательно могут быть кости, её также извлекают прямо из почвы. Возраст самой старой ДНК, которую нашли на сегодняшний день, составляет около 2 млн лет, хотя корректнее тут было говорить о возрасте почвенных образцов, в которых её обнаружили.

(Фото: Adam Tams / Unsplash.com) 

Кроме ДНК, в палеонтологических находках можно также найти белки. С физико-химической точки зрения они могут быть прочнее, чем ДНК, но тут многое зависит от того, о каких именно белках идёт речь. Вряд ли стоит рассчитывать на то, что через сотни тысяч лет до нас дойдут пищеварительные ферменты из кишечника какого-нибудь доисторического существа; и точно так же до нас не дойдёт ДНК из его кишечных клеток. Древнюю ДНК мы ищем в костях и зубах, и древние белки, которые могут нам попасться, будут те, которые свойственны костям и зубам. Но как ДНК доходит до нашего времени повреждённой и фрагментированной, так и белки, скорее всего, будут повреждёнными и фрагментированными. 

По куску полипептидной цепи можно понять, что это был за белок – например, так можно узнать коллаген, обычный белок соединительной ткани, присутствующий в костях. Но далеко не всегда в таком куске будут видны эволюционные особенности, отличающие белок вымершего вида от того же белка его ныне живущих родственников. Чтобы говорить об эволюционных связях между видами, нужно видеть накапливающиеся отличия в геноме или в белках, а отличия эти не обязательно окажутся в том куске белка, который удалось извлечь из костей. Наконец, для фрагментов древней ДНК можно сделать много копий, и даже если её изначально было ничтожно мало, то в лаборатории её можно сделать достаточно много, чтобы хватило для исследовательской работы. Для пептидов такого нет, и в их случае приходится работать с тем их количеством, которое есть в ископаемом образце.

Время от времени появляются сообщения о древних белках, но сообщения эти, во-первых, не всегда убедительны, во-вторых, такие находки не всегда интересны в научном смысле. Мы как-то писали о белках динозавров, но в том исследовании говорилось о нитевидных структурах, похожих на коллагеновые фибриллы, и о кусках аминокислотной последовательности, свойственных коллагену. Если же принимать в расчёт эволюционную информативность белковых остатков, то на сегодняшний день самой древней «белковой» находкой был коллаген из остатков доисторического верблюда возрастом 3,5 млн лет, найденных на северо-западе Канады. 

И вот сейчас в журнале Nature вышло две статьи о белках, найденных в миллионолетних остатках. В первой из них речь идёт о древнем носороге, точнее, о родственнике современных носорогов под названием Epiaceratherium itjilik, чьи остатки возрастом около 23 млн лет нашли на арктических территориях Канады ещё в 1986 г. Пептидные фрагменты из зубной эмали указали на семь разных белков, и, что главное, эти фрагменты помогли уточнить эволюционное место Epiaceratherium в группе носорогов. Раньше считалось, что эволюционная ветвь Epiaceratherium по времени отстоит не очень далеко от эволюционных ветвей ныне живущих носорогов. Но после белкового анализа выяснилось, что Epiaceratherium обособились на семейном древе носорогов раньше, чем все остальные группы носорогов, где-то между 41 и 25 млн лет назад.

Авторы другой статьи анализировали белки из эмали зубов, принадлежавших сразу нескольким видам доисторических слонов, бегемотов, носорогов и др. Возраст самых старых из этих находок составляет около 18 млн лет, а нашли их на территории Кении. Африка – не самое благоприятное место для сохранения органики, однако белки из миллионолетних зубов сохранились достаточно, чтобы пригодится в эволюционных изысканиях. Никаких сюрпризов не случилось: всё, что давала классификация по костям, подтвердилось в белках. Но здесь, как и в предыдущем исследовании, важны не столько эволюционно-классификационные результаты, сколько демонстрация того, что в находках возрастом в десятки миллионов лет сохраняются белковые молекулы, которые в принципе могут быть вполне информативны в деле прояснения эволюционных путей. Может быть, в скором будущем дело дойдёт и до более ранних времён. 

Упомянутое выше сообщение о динозавровых белках не единственное; в одном из исследований прошлых лет говорится о белках из остатков брахилофозавра возрастом около 80 млн лет. Пока что эти белки примечательны только тем, что они сохранились, но не исключено, что в перспективе они помогут лучше понять, как динозавры жили и развивались.