Мощные рентгеновские лучи, полученные в Национальной ускорительной лаборатории SLAC, позволили исследователям получить новое представление об эволюции перьев.
Насколько тесно связаны динозавры с современными птицами? Недавнее исследование углубляется в этот вопрос, изучая эволюцию и изменение белков в перьях динозавров на протяжении миллионов лет и в условиях сильной жары.
Предыдущие исследования показали, что перья динозавров содержат белки, которые делают их менее жесткими, чем перья современных птиц. Теперь исследователи из Университетского колледжа Корка (UCC), Стэнфордского источника синхротронного излучения (SSRL) Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и других учреждений обнаружили, что перья динозавров изначально имели белковый состав, очень похожий на перья современных птиц.
Этот результат означает, что современный химический состав перьев птиц, вероятно, возник гораздо раньше, чем считалось ранее, возможно, еще 125 миллионов лет назад.
«Очень интересно обнаружить новые сходства между динозаврами и птицами», — сказала Тиффани Слейтер, палеонтолог из UCC и ведущий автор нового исследования. «Используя рентгеновские лучи и инфракрасный свет, мы обнаружили, что перья динозавра синонитозавра содержат много бета-белков, как и перья современных птиц. Это открытие подтверждает нашу гипотезу о том, что у птиц-динозавров были жесткие перья, как у современных птиц».
Суть проблемы — белковая смесь. Более ранние исследования перьев динозавров выявили в основном белки альфа-кератина, которые делают перья менее жесткими, тогда как перья современных птиц богаты белками бета-кератина, которые укрепляют перья при полете. Тем не менее, исследователи задавались вопросом, отражает ли эта разница реальную химию перьев при жизни или является артефактом процесса окаменения.
Чтобы выяснить это, Слейтер и его коллега-палеонтолог UCC Мария Макнамара объединились с учеными SSRL, чтобы проанализировать перья динозавра Sinornithosaurus и ранней птицы Confuciusornis возрастом 125 миллионов лет, а также перо возрастом 50 миллионов лет из США. опубликовали свои результаты в журнале Nature Ecology and Evolution.
Чтобы обнаружить белки в древних перьях, исследователи поместили окаменелости под мощный рентгеновский луч SSRL, который показал, присутствуют ли ключевые компоненты бета-белков. Это помогло исследователям определить, находятся ли бета-белки образца в своей «родной» форме или они изменились с течением времени – и как это изменение протекает химически, сказал ученый SSRL Сэм Уэбб.
По словам Уэбба, команда также провела отдельные эксперименты, моделирующие температуру, которой подвергаются окаменелости с течением времени. Эти эксперименты показали, что альфа-белки могут образовываться в окаменелостях в результате процесса окаменения, а не быть частью пера при жизни.
Анализ показал, что, хотя некоторые ископаемые перья содержат много альфа-белков, вероятно, изначально их там не было, а образовались с течением времени. Они образовались из-за сильной жары, которую испытывают окаменелости.
«Наши эксперименты помогают объяснить, что это странное химическое несоответствие является результатом деградации белка в процессе окаменения», — сказал Слейтер. «Поэтому, хотя некоторые перья динозавров сохраняют следы первоначальных бета-белков, другие ископаемые перья содержат альфа-белки, образовавшиеся во время окаменения».
«Идея о том, что исходный белковый состав может меняться со временем, является часто упускаемым из виду аспектом изучения биомаркеров из глубины веков», — сказал Уэбб. «Сравнение результатов нашей рентгеновской спектроскопии с дополнительными лабораторными измерениями экспериментально нагретых образцов перьев помогло уточнить наши выводы».
«Следы древних биомолекул явно могут сохраняться в течение миллионов лет, но вы не можете прочитать летопись окаменелостей буквально, потому что даже, казалось бы, хорошо сохранившиеся ископаемые ткани были приготовлены и раздавлены во время окаменения», — сказала Мария Макнамара, старший автор исследования.
«Мы разрабатываем новые инструменты, чтобы понять, что происходит во время окаменения, и раскрыть химические тайны окаменелостей», — сказал Макнамара. «Это даст нам захватывающее новое понимание эволюции».
No comments:
Post a Comment