タンパク質は時間の経過とともに劣化し、歴史を研究するのが難しくなります。しかし、新しい研究により、ケニアのリフトバレーから1800万年前の化石化された哺乳類の歯のエナメル質の古代タンパク質が発見され、これらの動物がどのように生きて進化したかについて窓を開けています。
彼らに 新しい論文 自然界では、ハーバードとザの研究者 スミソニアン博物館保護研究所 彼らの発見について話し合う。
「歯は私たちの口の中の岩です」と説明しました ダニエル・グリーン、人間の進化生物学部および論文の主著者のフィールドプログラムディレクター。 「それらは、動物が作る最も難しい構造であるため、1億人または1億年前の歯を見つけることができ、動物の生命の地球化学的記録が含まれています。」
それには、動物が食べて飲んだもの、そしてその環境が含まれます。
Napudetと呼ばれる北ケニアのサイトからの化石の緑。
フレッド・ホーンによる写真
化石サンプル。
グレース・デュバルによる写真
「過去には、歯の最も硬い部分である成熟したエナメルは、実際にはタンパク質がほとんどないはずだと考えていました」とグリーンは言いました。ただし、液体クロマトグラフィータンデム質量分析と呼ばれる新しいプロテオミクス技術を利用して、チームは「さまざまな生物組織におけるタンパク質の大きな多様性」を検出することができました。
「この手法には、ペプチドがサイズまたは化学に基づいて分離されているいくつかの段階が含まれているため、以前の方法で可能なよりも高い解像度で連続的に分析できるようになります」と説明しました。 ケビン・T・ウノ、ヘブの准教授と論文の対応する著者の一人。
「私たちと他の学者は最近、歯のエナメル質内に存在する異なる種類のタンパク質の数百人ではないにしても、数十人がいることを発見しました」とグリーンは言いました。
多くのタンパク質が現代の歯に見られるという認識により、研究者は化石に協力して、化石化された歯、特に初期の象とサイの歯を利用できるように、スミソニアンとケニアの国立博物館と協力しました。
草食動物として、彼らは彼らの食事を構成する植物を粉砕するために大きな歯を持っていました。これらの哺乳類は、「厚さ2〜3ミリメートルのエナメル質を持つことができます。協力するのはたくさんの材料でした。」
グリーンによれば、彼らが見つけたもの – ペプチドフラグメント、アミノ酸の鎖、アミノ酸の鎖は、1800万年前のタンパク質を形成する – 「磁場を変える」ものでした。
「以前にこれほど古いペプチドの断片を見つけた人はいませんでした」と彼は言い、調査結果を「衝撃的なもの」と呼んでいます。
これまで、最古の事前の調査結果は約350万年前に行われていたと彼は言った。
「私たちの同僚の助けを借りて ティム・クレランド、スミソニアンの素晴らしい古生物学者である私たちは、以前に知られていたペプチド断片の時代を5倍または6倍押し戻しています。」
約1600万年前に形成されたケニアのブルクサイトは、裂け目で最も遠くで人を寄せ付けない場所の1つにありますが、化石動物相の並外れた多様性を生み出しました。
エレン・ミラーによる写真
新しく発見されたペプチドは、プロテオームとして知られているさまざまな機能を実行するさまざまなタンパク質をカバーしています、とグリーンは言いました。
「これらの古代の歯に興奮している理由の1つは、これらの古代の象やサイの体内で発見された可能性のあるすべてのタンパク質の完全なプロテオームを持っていないことですが、それらのグループがあります。」
このようなコレクションでは、「それらのグループから単独で1つのタンパク質よりも多くの情報が利用できるかもしれません。」
この研究は、「古生物学の新しいフロンティアを開き、科学者が骨や形態を越えて絶滅した動物と人類の分子的および生理学的特性を再構築できるようにする」と、エマニュエル・K・Ndiemaは述べた。 ケニア国立博物館 と紙の共著者。 「これは、進化的関係の直接的な証拠を提供します。歯の他の特性と組み合わせることで、食事の適応、病気のプロファイル、さらには死の年齢を推測できます。以前はアクセスできなかった洞察です。」
これらの生き物の生活に光を当てることに加えて、歴史にそれらを置くのに役立ちます。
「これらのペプチド断片を使用して、人間の現代DNAがどのように人々が互いに関係しているかを特定するために使用される方法と同様に、古代の動物間の関係を探ることができます」とUno氏は言いました。
「動物が完全に絶滅しているとしても、そして私たちが生きている子孫を持っていない研究で分析する動物がいくつかありますが、理論的には、歯からタンパク質を抽出し、系統発生ツリーの上に置くことができます」とグリーンは言いました。
そのような情報は、「これらの動物が分子証拠の使用に関連している哺乳類の系統について、古生物学者間の長年の議論を解決できるかもしれない」。
この研究は、世界中の何十人もの機関や研究者が関与するはるかに大きなプロジェクトの「小さな副プロジェクト」として始まったが、「私たちはどれだけ見つけたかに驚いた。これらの歯には本当に多くのタンパク質が保存されている」と述べた。
この研究は、国立科学財団とスミソニアン博物館保護研究所によって部分的に資金提供されました。