Группа ученых из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) и Московского физико-технического института (МФТИ) в сотрудничестве с Российским научным фондом провела уникальное исследование белкового и жирового состава останков мамонта. Эта находка была обнаружена на берегу реки Яны в глубинах Сибири. Благодаря передовым технологиям анализа удалось выявить 98 различных белков и 73 типа липидов в кости доисторического животного. Эта работа стала одной из первых серьезных попыток всесторонне рассмотреть окаменелые липиды, дав толчок новому научному направлению — палеолипидомике.
Новые горизонты древней науки: что ищут палеобиологи сегодня
За последние десятилетия пристальный интерес ученых со всего мира переключился на исследование биохимических остатков древних животных. Благодаря развитию генетических методов удается восстановить ДНК вымерших видов, что стало настоящим прорывом в палеогенетике. Однако для абсолютного понимания того, как функционировали древние животные и каким заболеванием они подвержены, важно изучать не только генетический материал, но и другие биологические молекулы. Особое внимание уделяется белкам — основным "строительным кирпичикам" жизни, а также жирам, которые являются главными хранителями энергии. Так родились смежные области: палеопротеомика и палеолипидомика.
Исследования белков в окаменелых костях уже дали богатый материал для науки. Липиды же исследованы значительно меньше из-за их нестабильности: большинство жиров распадается при длительном хранении. Тем не менее, отдельные липидные молекулы способны пережить тысячелетия, сохраняясь в останках благодаря особым процессам "превращения" в ископаемую форму. Благодаря этим устойчивым соединениям можно узнать больше о питании, заболеваниях и даже об уровне развития нервной системы древних животных.
Масс-спектрометрия и хроматография: ключевые технологии нового открытия
В рамках проведенного исследования была применена современная методика жидкостной хроматографии в сочетании с высокоточной масс-спектрометрией. Благодаря этому подходу в костной ткани мамонта удалось идентифицировать 98 разновидностей белков и 73 различных липидных компонента. Для сопоставления полученных результатов ученые выбрали в качестве современного аналога африканского слона, чьи кости были подвергнуты аналогичному анализу. Такое сравнение позволило проследить эволюционные изменения на молекулярном уровне и выявить особенности существования мамонтов в древней Сибири.
В ходе работ обнаружены не только широко известные составляющие костной ткани, как коллаген, но и множество других белков, участвующих в регуляции важнейших процессов организма: альбумин, люмикан, остеоглицин, альфа-2-HS-гликопротеин и многие другие. Среди липидов наиболее устойчивыми к времени оказались триглицериды — это основные жировые "резервы", что объясняет их сохранность. Не были обнаружены фосфатидилхолины и сфингомиелины, что подтверждает гипотезу о разной устойчивости жировых молекул в древних останках.
Приложение новых биотехнологий: возможности для археологии и палеонтологии
Комплексные протеомные и липидомные методы, основанные на масс-спектрометрии, давно и широко применяются в медицине и генетике. Их использование для анализа древних костей открывает археологам и палеонтологам новый взгляд на историю и эволюцию жизни на Земле. Такие методы позволяют не только восстановить внешний облик древних существ, но и узнать, какими болезнями они болели, чем питались и какие особенности физиологии имели.
Особая ценность белков как маркеров различных заболеваний подтверждена многими исследованиями. Анализ белкового состава ископаемых остатков может пролить свет на состояние здоровья и причины смерти как животных, так и древних людей. Такой подход значительно расширяет возможности изучения эволюции болезней и адаптации биологических видов к изменениям окружающей среды.
Липиды: новые загадки палеолипидомики
В отличие от белков, роль липидов в изучении доисторической жизни пока только начинает раскрываться. Команда ученых сосредоточила внимание на вопросе, какие именно липиды способны сохраняться в костной ткани десятки тысяч лет и что их особенности могут рассказать о биологии и экологии древних животных. Остается немало вопросов, ответить на которые помогут последующие исследования — какими были источники питания мамонта, с какими болезнями они сталкивались, как влиял климат на их биохимический состав.
Поддержка науки и взгляд в будущее
Данное исследование стало возможным благодаря содействию Российского научного фонда, который активно поддерживает перспективные научные проекты, способствующие развитию отечественной науки и укреплению международного научного сотрудничества. Результаты работы российских ученых не только открывают новые подробности о жизни сибирских мамонтов, но и поднимают престиж российской науки на новом уровне. Однако это лишь первый шаг — дальнейшие исследования палеолипидома позволят еще глубже проникнуть в тайны древней жизни, делая нашу историю все более понятной и захватывающей.
Пресс-служба МФТИ
Изображение логотипа с сайта МФТИ
