Белки могут сохраняться сотни миллионов лет

Останки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки, пишет naked-science.ru. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться сотни миллионов лет.

Эволюционный переход от земноводных к наземным четвероногим сопровождался сменой типа дыхания. Земноводные дышат, «заглатывая» воздух ртом и проталкивая его в легкие. Но древние животные, перешедшие к полностью сухопутному образу жизни, научились вентилировать легкие с помощью мышц, расширяя грудную клетку.

Биологи давно знали об этом, но изучить реально работавший дыхательный аппарат ранних наземных обитателей было невозможно. Мягкие хрящи, соединяющие ребра, бесследно пропадали за сотни миллионов лет в процессе окаменения.

Однако когда в пещерах Ричардс-Спур (США, штат Оклахома) были найдены остатки рептилии Captorhinus раннего пермского периода, ученые смогли увидеть хрящи. Погибшая рептилия мумифицировались благодаря просачиванию подземных углеводородов. Нефть сработала как идеальный консервант, заблокировав процесс гниения тканей.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature, просветили камень с помощью нейтронной компьютерной томографии. Нейтроны, в отличие от рентгеновских лучей, четко фиксируют органические остатки сквозь минеральный матрикс. Затем биологи сделали микросрезы тканей и составили их химическую карту с помощью электронного микроскопа и синхротронной инфракрасной спектроскопии.

На трехмерной модели исследователи впервые увидели полный и неповрежденный дыхательный аппарат раннего амниота. Грудная клетка Captorhinus замыкалась на брюхе с помощью гибкой хрящевой структуры. Грудина рептилии не была монолитным щитом: она состояла из трех подвижных сегментов, к которым крепились гибкие хрящевые ребра. Эта шарнирная конструкция позволяла животному эффективно расширять плевральную полость и втягивать большие объемы воздуха, работая по принципу кузнечных мехов.

При химическом анализе спектрометры зафиксировали внутри кальцифицированных хрящей четкие амидные полосы — следы оригинальных белковых молекул животного, а на теле рептилии сохранился трехмерный эпидермис с различимыми чешуйками. До этой находки считалось, что животные белки распадаются за десятки миллионов лет и не способны пережить эпоху динозавров. Мумия из Оклахомы доказала, что органика сохраняется даже в окаменелостях палеозоя. Появление реберного дыхания дало животным возможность освоить сушу, а впоследствии – и небо.