Ученые впервые извлекли метаболические молекулы из окаменелостей возрастом в миллионы лет.
Ископаемые могут рассказать гораздо больше, чем просто об облике древних существ. Молекулы, сохранившиеся в древних костях животных, дают подсказки о прошлых болезнях, о том, чем питались эти животные и в каком климате они жили.
Впервые исследователи изучили молекулы, связанные с метаболизмом, сохранившиеся в окаменелых костях животных, возраст которых составляет от 1,3 до 3 миллионов лет. Этот анализ предлагает новый способ понять не только самих животных, но и среду, в которой они жили.
Химические сигналы, связанные с метаболизмом, раскрыли подробности о здоровье и рационе животных, позволив ученым реконструировать аспекты их окружения, такие как температура, состояние почвы, количество осадков и растительный мир. Результаты, опубликованные в журнале Nature, показывают, что эти древние ландшафты были в целом теплее и влажнее, чем сегодня.
Метаболиты, молекулы, вырабатываемые и используемые в процессе пищеварения и других химических процессов в организме, могут дать ценные подсказки о здоровье, болезнях и влиянии диеты или окружающей среды. Хотя метаболомические методы сейчас широко используются для изучения современных заболеваний человека и лекарств, они редко применялись к древним организмам. Вместо этого исследования ископаемых в основном сосредоточены на ДНК, которая чаще всего используется для определения эволюционных связей, а не условий окружающей среды или физиологических факторов.
«Меня всегда интересовал метаболизм, в том числе скорость метаболизма костей, и я хотел узнать, можно ли применить метаболомику к ископаемым для изучения ранних форм жизни. Оказалось, что кости, в том числе и окаменелые, насыщены метаболитами», — сказал Тимоти Бромейдж, профессор молекулярной патобиологии в Стоматологическом колледже Нью-Йоркского университета и ассоциированный профессор кафедры антропологии Нью-Йоркского университета, который руководил этим исследованием в составе международной группы исследователей.
Измерение метаболитов
Недавние открытия показали, что коллаген, белок, отвечающий за прочность и структуру костей, кожи и соединительной ткани, может сохраняться в древних скелетных останках, даже в окаменелостях динозавров.
«Я подумал, если коллаген сохраняется в окаменелой кости, то, возможно, и другие биомолекулы также защищены в микроокружении кости», — сказал Бромейдж, руководитель отдела исследований твердых тканей в Стоматологическом колледже Нью-Йоркского университета.
Поверхности костей пористые и пронизаны сетями мельчайших кровеносных сосудов, которые переносят кислород и питательные вещества между кровотоком и костной тканью. Бромейдж предположил, что по мере формирования костей метаболиты, циркулирующие в крови, могут просачиваться в небольшие полости внутри кости и сохраняться там в течение длительного времени.
