Kolagen starý 78 milionů let

…aneb Další trumf v rukou zastánců dinosauřích „měkkých tkání“

Dinosauří paleontologie je v poslední době fantastickým a nesmírně zajímavým odvětvím vědy. Již v roce 2009 obletěla nejen vědecký svět zpráva, že byl izolován protein kolagen z fosilií kachnozobého dinosaura druhu Brachylophosaurus canadensis, žijícího na území dnešní americké Montany a kanadské Alberty v době před asi 80-76 miliony let (pozdní křída, stupeň kampán).[1] Autorkou výzkumu byla v té době již mediálně proslulá vědkyně Mary Higby Schweitzerová z Univerzity v Severní Karolíně, známá podobnými objevy od první poloviny 90. let minulého století.[2][3] V roce 2005 ohromila Schweitzerová vědecké kuloáry zprávou o údajném objevu měkkých tkání a snad i původních bílkovin v 68 milionů let staré fosilní stehenní kosti samice tyranosaura (exemplář B-Rex, ROM 1125), což potom v dalších letech potvrzovala i jinými laboratorními metodami.[4][5] Fosilie brachylofosaura, kterou Schweitzerové rovněž nabídl k výzkumu tehdejší kurátor paleontologických sbírek Museum of the Rockies Jack Horner, je ještě o 10 milionů let starší než zkamenělina gravidní tyranosauřice. Schweitzerová nelenila a brzy přišla s tvrzením, že ve vzorku se i po téměř osmdesáti milionech let dochovaly části cévního systému, pozůstatky buněk a původní proteiny. V roce 2015 pak spolu s molekulárním paleontologem Timem Clelandem z Texaské univerzity v Austinu potvrdila původní domněnky za pomoci hmotnostní spektrometrie, přičemž se jí podařilo odkrýt několik typů proteinů v pozůstatcích někdejších kapilár. Jedním z nich byl přitom i jistý typ myosinu, který se vyskytuje například v hladké svalové výstelce cévních stěn.[6] Šlo o další důležitý milník při vývoji paleo-proteomiky, nově se vzmáhajícího vědního odvětví, které i přes stálé námitky konzervativnějších vědců[7] ukazuje, že i z tak dávných živočichů, jako jsou neptačí druhohorní dinosauři, nám nejspíš skutečně nemusely zbýt jen „mrtvé“ a zcela v kámen proměněné kosti nebo otisky kůže.[8] Učebnice paleontologie a geologie jsou tak v průběhu posledního desetiletí pomyslně přepisovány doslova každým měsícem. A další zajímavé zjištění Schweitzerové a jejího týmu přichází právě na začátku roku 2017.

———

———

Materiál pro molekulární analýzu byl získán ze stehenní kosti exempláře MOR 2598, uloženého v depozitáři zmíněné instituce Museum of the Rockies v Bozemanu. Protože technologie hmotnostní spektrometrie a databáze bílkovin doznaly od roku 2009 velkých vylepšení, Schweitzerová a postdoktorální výzkumnice Elena Schroeterová se rozhodly ověřit či případně zamítnout původní zjištění právě s pomocí lepší technologie. Kromě toho se výzkumný tým zaměřil také na prokázání možnosti opětovného získání informativních peptidových sekvencí z již jednou použitého fosilního vzorku. To může mít velký význam pro budoucí výzkum pravěkých „měkkých tkání“. Kolagen je bílkovina a stavebními kameny bílkovin jsou peptidy. Získání peptidů s fosilních vzorků by tedy mohlo umožnit přesněji určit příbuzenství druhohorních dinosaurů a současných živočichů (resp. potvrdit předpokládanou míru jejich příbuzenství) a k tomu ještě mnoho dalších věcí. V tomto směru jsme teprve na začátku nesmírně zajímavé cesty, kterou má paleontologie před sebou. Práce s takto delikátním záměrem si samozřejmě vyžaduje speciální vybavení i postupy. Schweitzerová tvrdí, že vzorek vědci nijak neupravovali, nepoužívali žádná lepidla či jiná zpevňovací činidla a hmotnostní spektrometr byl před použitím řádně očištěn a sterilizován. Vědecký tým potom objevil hned osm různých druhů peptidů, dva stejné jako v roce 2009 a šest zcela nových. Sekvence kolagenu typu I potvrdila, že jde o peptid podobný těm, které nacházíme i u dnešních krokodýlů a ptáků. Podle Schroeterové je skvělou okolností, že díky nové technologii stačil k tomuto zjištění podstatně menší vzorek a především pak kratší časový úsek. Do budoucna už by tedy tyto procedury mohly být rychlé, levnější a široce využívané, což by mohlo doslova zrevolucionalizovat paleontologii. Jak tvrdí sama Schweitzerová, nyní se postupně ustavují základy metodologie nové vědy. Brzy už možná nebude otázkou, zda mohou původní proteiny či peptidy přečkat geologické věky, ale spíše kde všude je můžeme najít a co všechno s nimi můžeme udělat. A budoucí možnosti se i přes námitky části vědecké obce jeví být takřka nedozírnými…

———

———

Short English Summary: A team of paleontologists has isolated collagen peptides from the fossilized femur of a hadrosaurid dinosaur Brachylophosaurus canadensis. This duck-billed dinosaur lived in what is now Montana about 78 million years ago. The research was published in January 2017 in the Journal of Proteome Research.

———

Odkazy:

http://phys.org/news/2017-01-million-year-old-dinosaur-collagen.html

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170123145210.htm

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jproteome.6b00873

http://blog.everythingdinosaur.co.uk/blog/_archives/2017/01/29/researchers-confirm-dinosaur-collagen.html

http://www.newsobserver.com/news/local/counties/wake-county/article128931979.html

http://www.courier-tribune.com/news/20170127/dinosaur-bone-research-at-nc-state-overturns-centuries-old-beliefs

Elena R. Schroeter, Caroline J. DeHart, Timothy P. Cleland, Wenxia Zheng, Paul M. Thomas, Neil L. Kelleher, Marshall Bern, Mary H. Schweitzer. Expansion for the Brachylophosaurus canadensis Collagen I Sequence and Additional Evidence of the Preservation of Cretaceous Protein. Journal of Proteome Research, 2017; doi: 10.1021/acs.jproteome.6b00873

———

[1] „Biomolecular Characterization and Protein Sequences of the Campanian Hadrosaur Brachylophosaurus canadensis“ Authors: Mary H. Schweitzer, North Carolina State University and the N.C. Museum of Natural Sciences; John M. Asara, Beth Israel Deaconess Medical Center and Harvard Medical School, et al. Published: May 1, 2009; Science http://phys.org/news/2009-04-proteins-soft-tissue-million-year-old-hadrosaur.html#jCp

[2] Schweitzer, Mary H. (Sep 23, 1993). „Biomolecule Preservation in Tyrannosaurus rex„. Journal of Vertebrate Paleontology. 13: 56A. doi:10.1080/02724634.1993.10011533

[3] Schweitzer, Mary H.; Cano, R. J.; Horner, J. R. (Sep 7, 1994). „Multiple Lines of Evidence for the Preservation of Collagen and Other Biomolecules in Undemineralized Bone from Tyrannosaurus rex„. Journal of Vertebrate Paleontology. 14: 45A. doi:10.1080/02724634.1994.10011592

[4] Schweitzer, M. H.; Wittmeyer, J. L.; Horner, J. R.; Toporski, J. B. (2005). „Soft Tissue Vessels and Cellular Preservation in Tyrannosaurus rex„. Science. 307 (5717): 1952–1955. doi:10.1126/science.1108397

[5] Schweitzer, Mary H.; Wittmeyer, Jennifer L.; Horner, John R. (2007). „Soft tissue and cellular preservation in vertebrate skeletal elements from the Cretaceous to the present“. Proc Biol Sci. 274 (1607): 183–97. doi:10.1098/rspb.2006.3705

[6] Timothy P. Cleland et al. (2015). Mass Spectrometry and Antibody-Based Characterization of Blood Vessels from Brachylophosaurus canadensis. Journal of Proteome Research 14 (12), pp 5252–5262. doi: 10.1021/acs.jproteome.5b00675

[7] Kaye, Thomas G.; Gaugler, Gary; Sawlowicz, Zbigniew (July 30, 2008). Stepanova, Anna, ed. „Dinosaurian Soft Tissues Interpreted as Bacterial Biofilms“. PLoS ONE. 3 (7): e2808. doi:10.1371/journal.pone.0002808

[8] Schweitzer, Mary H.; Zheng, Wenxia; Cleland, Timothy P.; Goodwin, Mark B.; Boatman, Elizabeth; Theil, Elizabeth; Marcus, Matthew A.; Fakra, Sirine C. (January 2014). „A role for iron and oxygen chemistry in preserving soft tissues, cells and molecules from deep time“. Proc. R. Soc. B. 281 1777 30132741: 20132741. doi:10.1098/rspb.2013.2741

———

Aktualizace: Jen několik desítek hodin po publikování článku vydaly agentury novou fantastickou zprávu o izolování původních proteinů z ještě mnohem starších (asi 195 milionů let) fosilií čínského raně jurského sauropodomorfa lufengosaura. Viz například tento článek.

———