Baltymų sekos, aprašytos liepos 3 d. „bioRxiv“ serveryje paskelbtame išankstiniame pranešime, paimtos iš kelių Paranthropus robustus dantų fosilijų, rastų Pietų Afrikos urve.
Mokslininkai teigia, kad šie genetiniai duomenys yra seniausi iš visų homininų, todėl genetiniai duomenys nukelia į anksčiau neįsivaizduojamus laikus ir vietas.
„Tai nuostabus rezultatas, – sako Vienos universiteto archeologijos mokslininkė Katerina Douka. Ji priduria, kad tokio amžiaus palaikai „beveik virto akmeniu“.
Neaišku, ar tos kelios sekos, kurias galima išgauti iš labai senų fosilijų, gali padėti išsiaiškinti evoliucinius ryšius, dėl kurių mokslininkai diskutuoja jau dešimtmečius. „Niekas dar nežino, kiek tai bus naudinga“, – sako Turino universiteto (Italija) biomolekulinė archeologė Beatrice Demarchi.
Išlikę baltymai
Praėjusiais metais mokslininkai gavo genetines sekas iš dviejų milijonų metų senumo Grenlandijos amžinojo įšalo mėginių – ir taip pasiekė seniausio išlikusios senovinės DNR atradimo rekordą. Tačiau DNR šiltesniame klimate suyra greičiau. Mokslininkai įdėjo tikrai didvyriškas pastangas, kad sudarytų seniausios užfiksuotos hominino DNR seką: 400 000 metų senumo neandertaliečio genomą, kuris buvo rastas požeminėje duobėje Ispanijoje.
Baltymai paprastai yra atsparesni nei DNR, todėl tyrėjai gali perkelti molekulinius įrašus toliau į praeitį. 2016 m. B.Demarchi komanda gavo baltymų sekas iš Tanzanijoje esančių stručių (Struthionidae) kiaušinių lukštų, kurių amžius siekė net 3,8 mln. metų.
Po kelerių metų komanda, kuriai vadovavo Kopenhagos universiteto (KU) baltymų chemikas Enrico Cappellini, nustatė dantų baltymų sekas iš maždaug 800 tūkst. metų senumo palaikų, priklausančių rūšiai, vadinamai Homo antecessor, rastų Ispanijoje, taip pat siauresnes sekas iš 1,8 mln. metų senumo Homo erectus fosilijų iš Sakartvelo.
2023 m. tyrime E.Cappellini ir jo kolegų iš KU vadovaujama komanda – baltymų mokslininkė Claire Koenig, molekulinis biologas Ioannis Pastramanis ir molekulinė biologė Palesa Madupe – paėmė keturių P.robustus dantų mėginius iš Swartkranso urvo, esančio už 40 km į šiaurės vakarus nuo Johanesburgo (Pietų Aftika). Mokslininkai ilgai diskutavo, kaip šie homininai susiję su kitomis senovės žmonių rūšimis.
Kad išanalizuotų šimtus aminorūgščių, esančių kiekvieno mėginio emalyje – mineraliniame išoriniame dantų sluoksnyje – tyrėjai panaudojo masių spektrometrijos metodą,
Vieną iš rastų baltymų, vadinamą amelogeninu-Y, gamina Y chromosomos genas. Jo buvimas dviejuose mėginiuose leido mokslininkams daryti išvadą, kad dantys priklausė vyrams. Vienas iš jų anksčiau dėl mažo ūgio buvo identifikuotas kaip moteris. Kituose dviejuose dantyse amelogenino-Y požymių nebuvo, juose buvo X chromosomos baltymo versija, todėl tyrimo autoriai padarė išvadą, kad šie pavyzdžiai tikriausiai yra moterų.
Visuose keturiuose mėginiuose buvo nustatyta maždaug 400 tų pačių aminorūgščių seka. Tai leido mokslininkams sudaryti paprastą evoliucinį medį, patvirtinantį, kad Homo sapiens, neandertaliečiai ir Sibire rasti homininai, vadinami denisoviečiais, yra labiau susiję tarpusavyje nei su dviejų milijonų metų senumo parantropais. Bet koks kitas giminystės ryšys būtų buvęs didelė staigmena, sako K. Douka.
Viename emalio baltyme tyrėjai aptiko Paranthropus palaikų sekų skirtumų, kurie gali atspindėti individualius skirtumus pačioje rūšyje.
„Potencialiai transformuojantis“
Evoliucinio medžio sudarymas pagal genetinius tokių senų palaikų duomenis „gali būti laikomas potencialiai transformuojančiu proveržiu paleoantropologijoje“, rašo E.Cappellini ir jo kolegos. Jie priduria, kad senųjų baltymų tyrimai galėtų padėti geriau suprasti, kokią vietą homininų giminės medyje užima tokios būtybės kaip Australopithecus afarensis, kurių rasta daugybė iškastinių fragmentų – ir pilnesnis egzempliorius, žinomas kaip Lucy.
Kiti mokslininkai teigia, kad vis dar neaišku, ar senovės baltymai padės vieningai suprasti homininų evoliucijos raidą, kuri šiuo metu daugiausia grindžiama kaulų formomis.
Emalio baltymų kintamumas yra ribotas, todėl 425 aminorūgštys, kurias E.Cappellini komanda panaudojo sudarydama genealoginį medį, atrodo mažiau informatyvios nei pirmosios neandertaliečių sekos, kurias mokslininkai nustatė 1997 m. Jos apėmė apie 360 bazinių porų mitochondrinės DNR6 , kuri pasižymi dideliu kintamumu, pažymi Francis Cricko instituto Londone paleogenetikas Pontusas Skoglundas. Kaulų forma tikriausiai vis dar yra patikimesnis būdas nei senoviniai baltymai išnarplioti giminystės ryšius. „Taigi, evoliucinės senovės proteomikos srityje dar laukia ilgas kelias“, – sako jis.
K.Demarchi sutinka, tačiau ją taip pat džiugina galimybė nustatyti fragmentiškų fosilijų – ypač gyvūnų – lytį. Neretai dydžio skirtumai pagal lytį klaidingai priskiriami rūšių skirtumams ir atvirkščiai: P.robustus fosilijos iš pradžių buvo priskirtos kitiems, mažesniems pietų Afrikos homininams vyrams.
Mokslininkai teigia, kad plečiantis senovės proteomikos tyrimams, taip pat bus labai svarbu subalansuoti destruktyvaus mėginių ėmimo naudą ir sąnaudas. P.Skoglundo laboratorija kuria nedestruktyvius metodus, kuriais būtų galima patikrinti fosilijas dėl baltymų kiekio – taip būtų sutaupyti mėginiai, iš kurių nebūtų galima gauti gerų duomenų.
„Priimant sprendimus dėl fosilijų mėginių ėmimo svarbu atsižvelgti į nesėkmės riziką“, – sako jis.
Parengta pagal „Nature“.
