Jauni pētījumi atklāj, ka dinozauru spalvu olbaltumvielu sastāvs ir līdzīgs mūsdienu putniem, kas liecina par putnu spalvu ķīmijas agrīnu izcelsmi, iespējams, pirms 125 miljoniem gadu. Pētījumā konstatēts, ka fosilajās spalvās atrodamās alfa olbaltumvielas, iespējams, veidojās karstumā fosilizācijas laikā un sākotnēji nepastāvēja. (Mākslinieka priekšstats par dinozaura spalvu).
SLAC Nacionālajā paātrinātāja laboratorijā radītie spēcīgie rentgena stari ir ļāvuši pētniekiem gūt jaunu ieskatu spalvu evolūcijā.
Cik saistīti ir dinozauri ar mūsdienu putniem? Nesenā pētījumā ir aplūkots šis jautājums, aplūkojot olbaltumvielu attīstību un izmaiņas dinozauru spalvās miljoniem gadu un ārkārtējā karstumā.
Iepriekšējie pētījumi Tas liek domāt, ka dinozauru spalvas saturēja olbaltumvielas, kas padarīja tās mazāk stingras nekā mūsdienu putnu spalvas. Tagad pētnieki no Korkas Universitātes koledžas (UCC), Stenfordas sinhronā starojuma gaismas (SSRL) avota Enerģētikas departamenta SLAC Nacionālās paātrinātāja laboratorijā un citas institūcijas ir atklājuši, ka dinozauru spalvu proteīna sastāvs sākotnēji bija ļoti līdzīgs mūsdienu putnu proteīna sastāvam. . .
Šis atklājums nozīmē, ka pašreizējo putnu spalvu ķīmija varētu būt radusies daudz agrāk, nekā tika uzskatīts iepriekš, iespējams, pirms 125 miljoniem gadu.
“Ir patiešām aizraujoši atklāt jaunas līdzības starp dinozauriem un putniem,” sacīja Kalifornijas universitātes paleontoloģe Tifānija Sleitere un jaunā pētījuma autore. “Izmantojot rentgena starus un infrasarkano gaismu, mēs noskaidrojām, ka spalvas ir no dinozauriem Sinornithosaurus Tas satur daudz beta proteīnu, tāpat kā šodien putnu spalvas. Šis atklājums apstiprina mūsu hipotēzi, ka dinozauru putniem bija cietas spalvas, kā tas ir mūsdienu putniem.
Problēmas būtība ir olbaltumvielu maisījums. Iepriekšējos testos ar dinozauru spalvām tika atrasti galvenokārt alfa-keratīna proteīni, kas noved pie mazāk stingrām spalvām, savukārt mūsdienu putnu spalvas ir bagātas ar beta-keratīna proteīniem, kas stiprina spalvas lidojumam. Tomēr pētnieki jautāja, vai šī atšķirība atspoguļo patieso spalvu ķīmiju dzīves laikā vai arī ir fosilizācijas procesa rezultāts.
Lai to noskaidrotu, Sleiters un kolēģe paleontoloģe Marija Maknamara, Kalifornijas universitātes paleontoloģe, sadarbojās ar SSRL zinātniekiem, lai analizētu dinozauru spalvas, kas radušās pirms 125 miljoniem gadu. Sinornithosaurus Un agrais putns ConfuciusornisPapildus 50 miljonus gadu vecai spalvai no Amerikas Savienotajām Valstīm viņi nesen publicēja savus atklājumus žurnālā Dabas ekoloģija un evolūcija.
Lai atklātu proteīnus, kas atrodami senajās spalvās, pētnieki novietoja fosilijas SSRL spēcīgajiem rentgena stariem, kas atklāja, vai ir klāt galvenie beta proteīnu komponenti. Tas palīdzēja pētniekiem noteikt, vai paraugā esošās beta olbaltumvielas joprojām bija “sākotnējā” formā vai arī laika gaitā tās ir mainījušās un kā šīs izmaiņas notika ķīmiski, sacīja SSRL zinātnieks Sems Vebs.
Komanda arī veica atsevišķus eksperimentus, kas simulēja temperatūru, kurai laika gaitā tiks pakļautas fosilijas, sacīja Vebs. Šie eksperimenti parādīja, ka alfa proteīni fosilijā var veidoties fosilizācijas procesa rezultātā, nevis būt daļa no spalvas dzīves laikā.
Analīze parādīja, ka, lai gan dažas fosilās spalvas satur daudz alfa proteīnu, tās, iespējams, sākotnēji nebija, bet veidojās laika gaitā. Tās veidojušās ārkārtīgi augstā karstuma dēļ, kam ir pakļautas fosilijas.
“Mūsu eksperimenti palīdz izskaidrot, ka šī dīvainā ķīmiskā neatbilstība ir olbaltumvielu sadalīšanās rezultāts fosilizācijas procesa laikā,” sacīja Sleiters. “Lai gan dažas dinozauru spalvas saglabā sākotnējo beta proteīnu pēdas, citas fosilās spalvas satur alfa proteīnus, kas veidojās fosilizācijas laikā.”
“Ideja, ka dabiskās olbaltumvielu struktūras laika gaitā var mainīties, ir aspekts, kas bieži tiek ignorēts, aplūkojot biomarķierus no seniem laikiem,” sacīja Vebs. “Mūsu rentgena spektroskopijas rezultātu salīdzināšana ar eksperimentāli karsētu spalvu paraugu papildu laboratorijas mērījumiem palīdzēja kalibrēt mūsu rezultātus.”
“Seno biomolekulu pēdas var izdzīvot miljoniem gadu, taču jūs nevarat burtiski izlasīt fosiliju ierakstus, jo pat labi saglabājušies fosilie audi fosilizācijas laikā ir termiski apstrādāti un sasmalcināti,” sacīja pētījuma vadošā autore Marija Maknamara.
“Mēs izstrādājam jaunus rīkus, lai saprastu, kas notiek fosilizācijas laikā, un atklātu fosiliju ķīmiskos noslēpumus,” sacīja Maknamara. “Tas mums dos aizraujošu jaunu ieskatu evolūcijā.”
Atsauce: “Radzenes beta proteīnu uzturēšana Mezozojs Tifānijas S. “Spalvas”. Sleiters un Nikolass B. Edvards un Semjuels M. Vebs, Fuqings Džans un Marija E. Maknamara, 2023. gada 21. septembris, Dabas ekoloģija un evolūcija.
doi: 10.1038/s41559-023-02177-8
