DNA má datum vypršení platnosti. Proteiny však odhalují tajemství o našich starověkých předcích, které jsme nikdy nepovažovali za možné.
Ve chvíli, kdy stvoření zemře, jeho DNA se začíná rozpadat. Polovina z toho degraduje každý 521 let v průměru. Asi o 6,8 milionu let, dokonce za ideálních podmínek ochrany v chladných, stabilních prostředích, je každá smysluplná stopa pryč.
To je obrovská výzva, když se snaží hlouběji porozumět naší evoluční historii: před 7 miliony let v Africe se objevili dvounohoví primáti a náš rod se před asi 2,6 miliony let objevil. Ale DNA se rychle rozpadne na místech, kde se naši vzdálí předci potulovali. Výsledkem je, že mnoho klíčových adaptací, které nás dělají jedinečně lidské rande do období, ve kterém je starověká DNA nerozlušná.
Nová technika nám však umožňuje nahlédnout zpět než datum vypršení platnosti DNA v Africe a odpovědět na dlouhodobé otázky o našich předcích. Nazývá se paleoproteomika, je to studium starověkých proteinů, které vydrží déle než DNA.
„Proteiny jsou biomolekuly s dlouhou životností schopné přežít po miliony let,“ Christina Warinnerbiomolekulární archeolog na Harvardské univerzitě a kolegové psali v a 2022 Papír. DNA kóduje pokyny k výrobě aminokyselin, které se kombinují v dlouhých řetězcích a vytvářejí proteiny. Protože proteiny se rozpadají pomaleji než DNA, stávají se mimořádně cenným zdrojem pro pochopení evoluce člověka.
Archeologové a revoluce DNA
Zájem archeologů o starověké DNA stoupal od roku 2010, kdy vědci zveřejnili návrh Neandertálský genompotvrzující, že neandrtálci se spojili s předky mnoha moderních lidí. Od té doby byla technika použita k zodpovězení řady archeologických otázek, například když Amerika a Austrálie byli usazeni, kdy Bylo vynalezeno zemědělstvíA jak jazyky a kultury možná se rozšířil.
Existují však hlavní nevýhody, které se spoléhají pouze na starověkou DNA. Přestože techniky pro extrakci DNA z velmi starých kostí v průběhu let výrazně postupovaly, DNA se v průběhu tisíciletí rozpadla na menší fragmenty kvůli účinkům slunečního světla, tepla a vlhkosti. Výsledkem je, že analýza DNA kostí a zubů našich starověkých příbuzných má časový limit, který nám brání v učení o našem vzdálenějším vývoji touto technikou.
Související: Nejstarší lidská DNA odhaluje záhadnou větev lidstva
To je ještě větší problém v Africe, kde došlo k většině lidských vývoje.
„Afrika je středem naší evoluční minulosti a v Africe nemáme starověkou DNA mimo měřítko možná 20 000 let V tomto okamžiku, “ Adam Van ArsdaleLive Science řekl biologický antropolog na Wellesley College. Vědět, co se děje biologicky s našimi vzdálenými předky před miliony let v jádru Afriky, by transformovalo naše chápání evoluce člověka, řekl Van Arsdale.
Exploze v proteinové analýze
Proteiny jsou pro antropology vzrušujícím cílem, protože oni může přežít dokonce i nejstarší DNA. Mají méně atomů, méně chemických vazeb a kompaktnější strukturu, což znamená, že jsou podle Warrineru a kolegů méně křehké než DNA.
The První starověký proteom -Skupina proteinů exprimovaných v buňce, tkáni nebo organismu-byla ve studii zveřejněná v roce 2012 extrahována z 43 000leté kosti vlny. V roce 2012 vědci oznámili Nejstarší savčí proteom Pro tuto dobu: čas 1,9 milionuletého zubu z vyhynulého příbuzného lidoopu Gigantopithecus. A v roce 2025 vědci úspěšně extrahoval nejstarší proteiny Přesto od EpiakatheriumVyhynulé stvoření podobné nosorožci, které žilo v kanadském Arktidě před více než 21 miliony let.
Když zlepšujeme metody identifikace proteinů, antropologové začínají používat tyto metody k zodpovězení otázek o evoluci člověka.
V a 2020 Studie Publikováno v časopise PřírodaVědci analyzovali proteiny v zubní sklovině Homo předchůdceVyhynulý lidský příbuzný, který žil v Evropě před 800 000 lety. Zjistili to H. Předchůdce ‚Proteiny S byly odlišné od proteinů H. SapiensNeandrtálci a Denisovany, kteří z nich dělají spíše samostatnou větev našeho evolučního stromu než našeho přímého předka.
Ve studii zveřejněné v dubnu v časopise VědaProteomická analýza byla také použita k zjištění, že a Tajemná čelist Poprvé nalezeno na začátku roku 2000 u pobřeží Tchaj -wanu souvisí s Denisovany, skupinou zaniklých lidských příbuzných. Předtím paleoantropologové nevěděli, zda Denisovani žili v této části světa. Analýza také prokázala, že je možné identifikovat proteiny nalezené v fosiliích z teplých a vlhkých oblastí.
Naše africké kořeny
Paleoproteomika může být ještě více transformativní pro dešifrování našeho vzdálenějšího vývoje. Dvě nedávné studie fosilních kostí a zubů z Afriky, kde jsou studie DNA téměř nemožné, zdůrazňují potenciál metody.
Související: Nejstarší a nejúplnější starobylý egyptský lidský genom, jaký kdy byl sekvenován, odhaluje vazby na Mezopotámie
V prvním, zveřejněném v květnu v časopise VědaArcheologové obnovili starověké proteiny ze zubů čtyř členů druhu Paranthropus silnýlidský příbuzný, který žil mezi 1,8 miliony a 1,2 milionu let. Ukázali, že dva z jednotlivců byli muži a dva byli ženy. Překvapivě však vědci zjistili, že jeden z nich A. Robustus Jednotlivci, kteří byli považováni za mužskou, byla ve skutečnosti žena. To naznačuje, že některé lebky dříve klasifikované jako jedno pohlaví známého druhu mohly ve skutečnosti patřit neidentifikovaným skupinám nebo nově objeveným druhům.
Ve druhé studii, zveřejněné v únoru Jihoafrický časopis ScienceVědci získali proteom z zubního smaltu Australopithecus Africanuslidský příbuzný, který žil v Jižní Africe před 3,5 miliony let. I když byli schopni pouze identifikovat biologické pohlaví australopithecinůVědci napsali, že „to jsou všechny neuvěřitelně vzrušující průlomy, které jsou připraveny revoluci v našem chápání evoluce člověka.“
Jedna otázka, kterou tato analýza může pomoci odpovědět, je, zda muži a ženy našich předků a příbuzných se dramaticky lišili ve velikosti nebo funkcích, Rebecca AckermannBiologický antropolog na Kapském Městě University of Cape Town řekl Live Science. Například analýza proteinů a pohlaví by mohla odhalit, že některé kosti dříve interpretované jako muži a ženy stejného druhu byly ve skutečnosti jedinci stejného pohlaví, ale z různých linií.
Doposud však vědci úspěšně analyzovali proteiny z malého počtu starověkých lidských předků. Ale zatímco moderní lidé mají víc než 100 000 proteinů V jejich těle je smalt „proteom“ malý; Skládá se pouze z pěti hlavních proteinů souvisejících s tvorbou smaltu. Přesto variace v proteinových sekvencích může stačit k rozlišení mezi souvisejícími organismy.
Budoucí hranice
Analýza rozdílů v těchto proteinech pravděpodobně neposkytuje dostatečné rozlišení k zodpovězení klíčových otázek, jako je například to, jak starověcí lidští předci a příbuzní byli spojeni, řekl Ackermann. Například před miliony let ve východní Africe, několik dvounohých primátů druhy se včas překrývajíAle to, zda by se mohli vyslovit a vytvářet úrodné hybridy, není z jejich kostí samotné jasné.
Související: Nejstarší DNA na světě odhaluje tajemství ztraceného arktického ekosystému před 2 miliony let
Mohly by starověké proteiny nakonec pomoci odpovědět na tuto otázku?
Ackermann je opatrně optimistický, že technologie bude dostatečně postupovat, aby paleoproteomika objasnila evoluční vztahy mezi úzce příbuznými skupinami.
„To, zda můžeme nebo ne můžeme říci více o hybridizaci, je dobrá otázka,“ řekla.
Přesto nemusí být proteomy kostí a smalt nikdy dostatečně podrobné, aby rozlišily úzce příbuzné jedince stejným způsobem, jak mohou genomy, dodal Ackermann.
Ale existuje náhodní techniky, které se pro vědci dostatečně zlepší, aby extrahovali proteiny z milionů let starých tkání, dodal Ackermann.
Většina proteinů vyrobených lidmi, včetně těch, které jsou součástí „tmavého proteomu“, nebyla analyzována, což znamená, že máme jen malou představu, co dělají, psali Warriner a kolegové.
„Dalších 20 let bude jistě mít mnoho překvapení, když začneme aplikovat tuto analytickou sílu, abychom odpověděli na dlouhodobé otázky týkající se minulosti a inovovali nová řešení starých problémů,“ napsali.
