Подгоревшие тосты и кости динозавров имеют общую черту, согласно новому исследованию, проведенному под руководством Йельского университета. Оба они содержат химические вещества, которые при определенных условиях превращают исходные белки во что-то новое. Это процесс, который может помочь исследователям понять, как клетки мягких тканей внутри костей динозавров могут выживать в течение сотен миллионов лет.
Исследовательская группа из Йельского университета, Американского музея естественной истории, Брюссельского и Боннского университетов объявила об открытии 9 ноября в журнале Nature Communications.
Ископаемые мягкие ткани в костях динозавров уже довольно давно вызывают споры среди исследователей. Твердые ткани, такие как кости, яйца, зубы и чешуя эмали, способны очень хорошо пережить окаменение. Мягкие ткани, такие как кровеносные сосуды, клетки и нервы, которые хранятся внутри твердых тканей, более нежные и, как считается, быстро разлагаются после смерти. Эти мягкие ткани состоят в основном из белков, которые, как считается, полностью разлагаются в течение примерно четырех миллионов лет.
Тем не менее, кости динозавров намного старше, примерно 100 миллионов лет, и они иногда сохраняют органические структуры, похожие на клетки и кровеносные сосуды. Различные попытки разрешить этот парадокс не дали однозначного ответа.
«Мы взяли на себя задачу понять процесс окаменения белка», - сказала палеонтолог из Йельского университета Ясмина Виманн, ведущий автор исследования. «Мы проверили 35 образцов ископаемых костей, яичной скорлупы и зубов, чтобы узнать, сохраняют ли они белковые мягкие ткани, выяснить их химический состав и определить, при каких условиях они смогли выжить в течение миллионов лет."
Исследователи обнаружили, что мягкие ткани сохраняются в образцах из окислительных сред, таких как песчаники и неглубокие морские известняки. Мягкие ткани были преобразованы в конечные продукты расширенного гликооксидации и липоксидации (AGE и ALE), которые устойчивы к распаду и деградации. Они также структурно сопоставимы с химическими соединениями, которые окрашивают темную корку на тосте.
AGE и ALE характеризуются коричневатым цветом, который окрашивает ископаемые кости и зубы, которые их содержат. Соединения являются гидрофобными, что означает, что они устойчивы к обычному воздействию воды, и обладают свойствами, затрудняющими их потребление бактериями.
Виманн и ее коллеги сделали свое открытие, декальцифицируя окаменелости и визуализируя освобожденные структуры мягких тканей. Они применили рамановскую микроспектроскопию - неразрушающий метод анализа как неорганического, так и органического содержимого образца - к извлеченным ископаемым мягким тканям. Во время этого процесса лазерная энергия, направленная на ткань, вызывает молекулярные колебания, которые несут спектральные отпечатки присутствующих химических веществ.
Соавтор Дерек Бриггс, профессор геологии и геофизики Дж. Эвелин Хатчинсон Йельского университета и куратор Йельского музея естественной истории Пибоди, сказал, что исследование указывает на места, где мягкие ткани могут быть найдены в ископаемых костях, песчаники, отложенные из рек, пески дюн и мелководные морские известняки.
«Наши результаты показывают, как химические изменения объясняют окаменение этих мягких тканей, и определяют типы окружающей среды, в которых происходит этот процесс», - сказал Бриггс. «Выигрыш - это способ нацеливания на места, где, вероятно, произойдет это сохранение, расширяя важный источник данных о биологии и экологии древних позвоночных».
Дополнительными соавторами исследования являются Маттео Фаббри из Йельского университета, Мартин Сандер и Цу-Руэй Ян из Боннского университета, Коэн Штайн из Брюссельского университета и Марк Норелл из Американского музея естественной истории.