Международный коллектив ученых выяснил, что белки в составе перьев современных птиц присутствовали в оперении динозавров и древних птиц. Это открытие проливает свет на процесс эволюции перьев.
Как стало ясно палеонтологам в XXI веке, птицы разделяют с динозаврами ряд черт. Например, многие динозавры были теплокровными и покрытыми перьями. Сходство есть и в строении скелета (воздушные мешки, позволившие динозаврам достигать размеров, недоступных для млекопитающих), и во многом другом. В итоге это привело к тому, что птиц сейчас считают частью динозавров (клада манирапторов). Однако конкретная степень сходства все еще дебатируется — например, исследователи долго обсуждали вопрос о том, насколько перья нептичьих динозавров мелового периода близки к современным птичьим.
На основании предыдущих исследований считалось, что в доисторические времена у перьев был другой состав, чем у птиц в наши дни. В новой научной работе, опубликованной в журнале Nature Ecology and Evolution, ученые привели свидетельства, разрушающие это представление.
Исследование провели палеонтологи Тиффани Слейтер (Tiffany Slater) и Мария Макнамара (Maria McNamara) из Ирландского национального университета в Корке совместно с коллегами из Университета Линьи (КНР) и специалистами Стэнфордской лаборатории синхротронного излучения (Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, США). Они проанализировали ископаемые остатки перьев синорнитозавра (латинское название — Sinornithosaurus) и древней птицы конфуциусорнис (Confuciusornis), которые обитали на территории современного Китая примерно 125 миллионов лет назад. Еще одним предметом исследования стал перо возрастом 50 миллионов лет из США.
Для поиска сходств между динозаврами и птицами ученые разработали новый метод выявления следов белков в древних перьях. С помощью рентгеновской и инфракрасной спектроскопии удалось обнаружить, что перья синорнитозавра содержат большое количество β-кератинов, как и перья современных птиц.
Чтобы верно интерпретировать химические «сигналы», которые сохранились в ископаемых перьях, исследователи провели дополнительные эксперименты. Они позволили понять, как белки перьев разрушаются в процессе окаменения.
«Перья современных птиц богаты β-кератинами, которые обеспечивают необходимую для полетов прочность. Однако в ходе прошлых исследований перьев динозавров в них обнаружили в основном α-кератины. Наши эксперименты позволяют объяснить эти странности в химическом составе: они стали результатом разрушения белков в процессе окаменения. Получается, что в некоторых древних перьях следы содержавшихся в них изначально β-кератинов действительно сохранились. В то же время другие ископаемые останки оперения повреждены и дают ложную картину об эволюции перьев», — рассказала Тиффани Слейтер.
Стоит пояснить, что α-кератины выступают основой волос, шерсти, рогов, когтей и копыт млекопитающих, а более твердые β-кератины присутствуют в когтях и чешуе рептилий, в их панцирях, в перьях, клювах и когтях птиц, а также в иглах дикобразов.
Новое открытие поможет поставить точку в давнем споре о том, способны ли содержащиеся в перьях протеины и белки вообще уцелеть с доисторических времен.
«Следы древних биомолекул определенно могут сохраняться в течение миллионов лет. Однако палеонтологическую летопись нельзя читать буквально, поскольку даже хорошо сохранившиеся, на первый взгляд, ископаемые ткани подвергались воздействию тепла и были раздавлены в процессе окаменения. Мы разрабатываем новые инструменты, чтобы понять, что происходит во время окаменения, и раскрыть химические секреты ископаемых останков. Это позволит по-новому взглянуть на эволюцию важных тканей и их биомолекул», — подчеркнула Мария Макнамара.