استعاد العلماء البروتينات القديمة من أسنان رينوسروس متحجرة ، وكسرت أرضية جديدة في دراسة الحياة القديمة على الأرض.
الأسنان البالغة من العمر 24 مليون ، والتي تم اكتشافها في القطب الشمالي الكندي ، تحتوي على بروتينات أكبر 10 أضعاف الحمض النووي المعروف. باستخدام العينة ، قام العلماء الآن بتحليل أقدم تسلسل بروتين مفصل في التسجيل.
وقال ريان سنكلير باترسون ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد غلوب بجامعة كوبنهاغن في الدنمارك الذي قاد البحوث الكندية: “المينا صعبة للغاية لدرجة أنه يحمي هذه البروتينات على مدار الوقت العميق (المقاييس الزمنية الطويلة)”. “إنه يشبه بشكل أساسي قبو. ما فعلناه هو فتح هذا القبو ، على الأقل لهذا الحفريات المحددة.”
لقد أحدثت دراسة الحمض النووي القديم المحفوظة في العظام ، والحفريات والأوساخ ثورة في العلوم الأثرية ، حيث تراجع الستار على الإمبراطوريات المفقودة ، والعشائر الغامضة ، والمخلوقات في العصر الجليدي ، والأنواع البشرية غير المعروفة سابقًا. تعد البروتينات القديمة بثورة مماثلة للحفريات التي يبلغ عمرها ملايين السنين ، وهي حاليًا خارج نطاق الحمض النووي القديم.
تعرض الدراسة ، التي نشرت في 9 يوليو في المجلة العلمية Nature ، الإمكانات الهائلة لهذا المجال ، والمعروفة باسم البروتينات الحمراء.
البروتينات ، التي تتكون من تسلسل من الأحماض الأمينية ، أكثر قوة من الحمض النووي ، وهو جزيء هش يتحلل بسهولة نسبيًا. على الرغم من أن البروتينات تحتوي على معلومات أقل تفصيلاً ، إلا أنها يمكن أن تساعد في توضيح تاريخ العينة التطوري ، والنظام الغذائي ، حتى في بعض الحالات جنس الأحفوري.
وقال إنريكو كابيليني ، الأستاذ في معهد غلوب الكندي ، “الخطوة التالية هي إثبات أنها ليست مجرد عينة واحدة ، إحدى الضواحي المحظوظة”.
وأضاف: “ولكن من المحتمل أن يكون هناك مجال كبير من الأبحاث يمكن توضيحه ، ثم ، إذا دفعناها حقًا إلى أبعد … حتى نتمكن من البدء في التحقيق في الديناصورات”.
منظر لتشكيل Haughton بالقرب من Rabbit Run Creek في جزيرة ديفون ، نونافوت. ساعدت ظروف “الصحراء القطبية” الجافة الباردة في الحفاظ على أحفوري القرن القديم الموجود هنا ، بما في ذلك آثار البروتينات الأصلية. – مارتن ليبمان
الغموض وحيد القرن
استعاد كابليني وباترسون ، إلى جانب زملائه في جامعة يورك والمتحف الكندي للطبيعة ، تسلسلات من سبعة بروتينات محفوظة داخل أسنان وحيد القرن المتحجرة.
يتضمن التسلسل البروتينات القديمة تحديد ترتيب الأحماض الأمينية في عينة. من خلال مقارنة التسلسلات مع تلك الموجودة في الأقارب الحي والانقرضين ، تمكن العلماء من جمع معلومات حول تطور وحيد القرن. وكشف التحليل أنه تباعد من نفس عائلة الحية وحيد القرن منذ حوالي 41 مليون إلى 25 مليون عام.
وقال باترسون: “في السجل الأحفوري ، كانت هناك بعض الأشكال المجنونة (من أنواع وحيد القرن). هناك وحيد القرن الصوفي ، وربما سمعت عن يونيكورن السيبيري مع القرن العملاق”. “ما تمكنا من فعله هو مقارنة وحيد القرن الغامضة بأشكال أخرى ومعرفة أين يقع في شجرة العائلة.”
تشير الأبحاث المنفصلة ، التي نُشرت أيضًا في 9 يوليو في مجلة Nature ، التي أخذت عينات من الحفريات من حوض توركانا في كينيا ، إلى أن الجزيئات الحيوية يمكنها البقاء على قيد الحياة لملايين السنين ، حتى في البيئات الاستوائية الحارقة.
تم نشر الدراسة ، التي حللت 10 حفريات الثدييات ، بما في ذلك أقارب الأفيال اليوم ، أفراس النهر وحيد القرن ، من قبل باحثين في معهد الحفاظ على متحف سميثسونيان وجامعة هارفارد.
استعادوا البروتينات من خمسة من الحفريات التي ترجع إلى 1.5 مليون إلى 18 مليون عام ، ووجدوا أنه حتى في المناطق الاستوائية ذات درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن للعلماء استخراج البروتينات قبل التاريخ ، والتي يمكن أن تكشف عن روابط بين الأفيال القديمة ووحيد القرن وأقاربهم الحديث.
في حين أن المعلومات الواردة في البروتينات الكينية لم تكن مفصلة كما هي موجودة في الأحفوري الكندي ، قال المؤلفون إن وجودهم داخل أنسجة المينا في واحدة من أحر المناطق في العالم يحمل وعدًا بأنه يمكن اكتشاف البروتينات في أحافير أقدم بكثير.
وقال مؤلف الدراسة تيموثي كليلاند ، وهو عالم الفيزياء في معهد الحفاظ على المتاحف: “لقد كنا ناجحين بشكل مثير. عدنا إلى حوالي 18 مليون عام. أعتقد أن العودة إلى الزمن يجب أن تكون ممكنة”.
منظر لنهر توركويل في توركانا ، شمال كينيا ، حيث تم العثور على حفريات تحتوي على البروتينات القديمة. – دانييل جرين/إلين ميلر
“صدمة”
وقال مارتن داهينز ، الباحث في جامعة غنت في بلجيكا ، وهو باحث في جامعة غنت في بلجيكا ، وهو باحث في جامعة غنت في بلجيكا ، وهو باحث في جامعة غنت في بلجيكا متخصصة في علم البروتينات ، إن البحث عن الأحفوري الكندي كان “سليمًا ومثيرًا للاهتمام”. ومع ذلك ، قال Dhaenens ، الذي لم يشارك في أي من الدراسة ، إن المنهجية المستخدمة في الحفريات الكينية كانت معقدة وأقل اختبارًا. وقال إن نتائج الباحثين يصعب تفسيرها وتبررها بتقييم أكثر شمولية.
وقال عبر البريد الإلكتروني: “البيانات متاحة للجمهور ، لذلك يجب أن نكون قادرين على التحقق من مطالباتهم من خلال التحقق اليدوي ، لكن هذا يستغرق وقتًا”.
قال إيفان سايتا ، عالم الحفريات والمساعد الأبحاث في متحف التاريخ الطبيعي في شيكاغو ، إنه من “الصدمة” العثور على البروتينات المحفوظة داخل الحفريات في خطوط العرض الاستوائية وأضاف أن النتائج تحتاج إلى تكرار. كان من المفترض سابقًا أن درجات الحرارة الباردة ضرورية لإبطاء انهيار البروتينات.
“إذا كانت هذه نتيجة حقيقية … يجب أن يكون من السهل جدًا تكرارها” ، كما أشار. “يجب أن نكون قادرين على التجول في جميع المواقع الأحفورية المختلفة في جميع أنحاء العالم والعثور على ببتيدات المينا (البروتينات).”
وقال ماثيو كولينز ، أستاذ ماكدونالد في البروتينات البروتينية بجامعة كامبريدج في المملكة المتحدة ، الذي اتفق على أن البحث عن الحفريات الكندية كان أكثر إقناعًا ، إن الحصول على بروتينات من الحفريات ، سيكون هذا الحلم في علماء البيع ، والذي اتفق على أن البحث عن الحفريات الكندية كان أكثر إقناعًا. لم يشارك كولينز ، مثل سايتا ، في البحث الجديد.
وأضاف كولينز ، الذي حاول استعادة البروتينات من أحافير الديناصورات: “هذا مذهل. إنه أمر مثير حقًا ، لكن في الوقت نفسه شعرت بخيبة أمل كبيرة في حياتي المهنية من خلال التفكير في أن لدينا بروتينات قديمة للغاية ولم نفعل”.
قاد ريان باترسون ، يمين ، وإنريكو كابليني ، إلى اليسار ، التحليل على أحفور سنو سنو. – Palesa Madupe
الديناصورات التالية؟
كان كولينز وسايتا جزءًا من فريق اكتشف الأحماض الأمينية في جزء من قشر البيض من تيتانوسور ، وفقًا للبحث الذي نشر في عام 2024. تم وضع البيض من قبل سوروبود الأكل ، وهو ديناصور ضخم ، عانق طويلًا عاش في العصر الطباشيري المتأخر ، قبل أن تنقرض الدينوزورات قبل 66 مليون عام.
ومع ذلك ، فإن قشر البيض الديناصور يفتقر إلى أي تسلسلات بروتين يمكن تحديدها. وقالت سايتا إن نتائجهم كانت أقرب إلى تحديد خمسة أحرف في رواية ، حيث كشفت عن نمط من الانحلال الذي أظهر أنه كان هناك بروتينات في قشر البيض.
وقال كولينز: “لم يتبق تسلسل ، ولا معلومات ، فقط لبنات بناء ليغو الصغيرة من (الأحماض الأمينية)”.
يعد الحصول على معلومات البروتين من أسنان الديناصورات لقطة طويلة ، وأشار Saitta إلى أنه تخلى عن البحث عن بروتينات في حفريات الديناصورات لصالح استكشاف أسئلة البحث الأكثر إثارة للاهتمام.
وأشار إلى أن أحافير الديناصورات أقدم بكثير من الحفريات في الدراستين ، لكنهم في الغالب يعودون إلى فترة القرح في المناخ العالمي عندما لم تكن هناك أغطية جليدية. ما هو أكثر من ذلك ، في المتوسط ، يتم دفن أحافير الديناصورات أعمق بكثير ، وبالتالي شهدت حرارة الطاقة الحرارية الأرضية أكبر بكثير. وأضاف أنه ليس من الواضح ما إذا كانت أسنان الديناصورات لديها مينا سميكة بما يكفي للحفاظ على البروتينات.
وقال كابليني وباترسون إنه قد يكون من الممكن استرداد معلومات البروتين المفيدة من أحافير الديناصورات في غضون 10 سنوات ، على الرغم من وجود أسئلة أخرى مثيرة للاهتمام للتحقيق أولاً ، مثل كيفية سيطرة الثدييات على الكوكب بعد وفاة الديناصورات.
وقال باترسون: “أعتقد حقًا أن بعض المواقع قد تحافظ على بروتينات الديناصورات في الوقت العميق. ربما يمكننا إعطاء تلك اللقطة”.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com