Новейшая технология анализа ископаемой зубной эмали открывает замечательную новую информацию о предках человека возрастом 2 миллиона лет.
в Южной Африке в 1938 году. (Изображение предоставлено: Alamy)
Новое исследование показало, что небольшие кусочки зубной эмали из глубины южноафриканской пещеры начали раскрывать секреты, которые на протяжении 2 миллионов лет хранил дальний родственник человека.
Археологи обнаружили зубы четырех представителей вида Paranthropus robustus , двуногого родственника человека, жившего между 1,8 и 1,2 миллиона лет назад, в Сварткрансе, пещере с ископаемыми остатками в Колыбели человечества в Африке, объекте Всемирного наследия. Используя передовые методы, которые позволяют анализировать аминокислотные последовательности ископаемых, исследователи смогли определить пол особей и обнаружили удивительные генетические вариации, которые могут указывать на существование ранее неизвестного вида. Эти методы являются частью области протеомики, или изучения наборов сохранившихся белков, — относительно новой области науки, которая проливает столь необходимый свет на эволюцию ранних гоминидов — группы, в которую входят люди и наши ближайшие родственники.
«Цель — выяснить генеалогическое древо человека с помощью белков», — сказала Клэр Кениг , научный сотрудник Копенгагенского университета и соавтор исследования, опубликованного в четверг (29 мая) в журнале Science , в электронном письме, написанном совместно с ведущим автором Палесой Мадупе и соавтором Иоаннисом Патраманисом . Но в настоящее время «наша способность различать разные виды ограничена небольшим количеством различных белков, присутствующих в эмали». Хотя ДНК удалось извлечь из древних скелетов в Африке, пока эта методика успешно работала только с материалом гомининов, датируемым не более 20 000 лет назад — в пределах жизни нашего собственного вида Homo sapiens — поскольку ДНК быстро деградирует в этой среде. Чтобы получить примерно 6-миллионную историю эволюции гомининов, необходим анализ более твердой и стабильной ткани зубной эмали.
В новом исследовании международная группа ученых под руководством Мадупе использовала палеопротеомный анализ, чтобы выйти за рамки изучения древней ДНК и понять гены четырех гоминидов, живших около 2 миллионов лет назад. «Протеомика по своей сути является деструктивным методом, но мы прилагаем все усилия, чтобы минимизировать воздействие, особенно при работе с редкими или ценными образцами», — сказал Кениг.
Исследователи сосредоточили свой протеомный анализ на четырех особях P. robustus , которые, вероятно, все умерли примерно в одно и то же время. Им удалось идентифицировать пептиды, специфичные для AMELY, которые обнаруживаются в зубной эмали самцов, у двух особей. У двух других особей была высокая интенсивность AMELX, что означает, что они, вероятно, были самками. Правильное определение пола ископаемого важно в палеоантропологии, поскольку большинство гомининов имеют половой диморфизм, при этом самцы в среднем крупнее самок. Поэтому эксперты ожидают, что у любого вида будут некоторые более крупные и некоторые более мелкие особи. Но Мадупе и коллеги обнаружили удивительный результат: одна особь P. robustus , которая, как считалось, была самкой на основании размера и формы зубов, на самом деле была самцом, согласно протеомным данным. «Таким образом, наши результаты указывают на то, что измерения размера зубов не обязательно точны для правильной оценки пола», — пишут исследователи в исследовании.
(Изображение предоставлено: Alamy)
Разнообразие наших древних родственников
Поскольку пол сам по себе не мог объяснить различия во внешнем виде P. robustus , группа исследователей исследовала, может ли наблюдаемое ими разнообразие быть результатом существования различных групп или видов, о которых они не знали, или результатом скрещивания, поскольку P. robustus пересекался по времени с австралопитеками и ранними представителями рода Homo .
Исследователи обнаружили несколько позиций аминокислотной последовательности, которые различались среди исследованных ими образцов P. robustus и которые отличались от аминокислотных последовательностей, наблюдаемых у современных людей, неандертальцев и денисовцев . Этот анализ показал, что один из индивидуумов — SK-835, чей молекулярный пол и морфологический пол не совпадали, — был более отдаленно связан с тремя другими индивидуумами, чем они друг с другом. «Было бы преждевременно классифицировать SK-835 как представителя недавно предложенного таксона Paranthropus [capensis] », — сказал Кениг, но остается вероятность того, что разница в аминокислотах отражает его положение в другом виде, чем у остальных. Однако это также можно объяснить микроэволюцией на разных участках, сообщила Live Science в электронном письме соавтор исследования Ребекка Акерманн , биологический антрополог из Университета Кейптауна. «Нам нужно проанализировать больше материала Paranthropus из разных участков, чтобы лучше разобраться в вариациях внутри южноафриканского Paranthropus », — сказала она. Акерманн отметил, что поскольку протеом эмали намного меньше и содержит меньше информации, чем полный геном, реконструкции ископаемых родственников человека следует интерпретировать с осторожностью. Кёниг ожидает, что дальнейшие методологические разработки окажутся полезными, включая менее инвазивные методы, такие как кислотное травление для удаления чрезвычайно тонкого слоя зубной эмали, а также разработку более быстрых и чувствительных инструментов для секвенирования белков. «Например, еще предстоит выяснить, сможем ли мы на молекулярном уровне отличить Paranthropus robustus от Australopithecus africanus , — сказал Кениг, — поскольку эти виды тесно связаны, и поэтому их белки будут выглядеть очень похожими».
По теме: В 1-м древние белки раскрывают пол человеческого родственника, жившего 3,5 миллиона лет назад
СВЯЗАННЫЕ ИСТОРИИ
— Какой самый старый известный случай рака у человека?
— Самая древняя в мире человеческая ДНК обнаружена в зубе каннибала возрастом 800 000 лет
ВАМ МОЖЕТ ПОНРАВИТЬСЯ
- Крайне редкая челюсть денисовца подтверждает, что его родственники были распространены по всей Азии
- Древняя челюсть, найденная на дне Тайваня, принадлежит загадочному денисовцу, показывают исследования
- Предки человека прибыли в Западную Европу гораздо раньше, чем считалось ранее, свидетельствуют ископаемые фрагменты лиц