Keratin z drápu zloděje vajec překonal tyrannosauří kolagen o 7 milionů let

Panovala představa, že když živočich uhyne, organický materiál jeho tkání, pokud jej mikroorganismy nerozloží, se procesem zvaným fosilizace, mění v minerál a za miliony let je z něj kámen. Před několika lety to ale zpochybnil nález zbytků měkké tkáně v kostech šestitunového monstra Tyrannosaurus rex. Protein z jeho cév se uchoval 68 milionů let. Dnes k němu přibyl jiný protein. Tentokrát z drápu příbuzného oviraptora a tomu už táhne na 75 milionů křížků.

Snímky z elektronového mikroskopu: (a) plášť pštrosího drápu (b) oblast lůžka drápu oviraptora. V obou případech je patrná podobnost v paralelně probíhajících keratinových vláknech vytvářejících s těmi příčnými pravidelnou síť. Rovněž prázdná místa (dutiny) v prostoru mezi vlákny, jsou stejně velká. (Kredit: Alison Moyer, NCSU)

Snímky z elektronového mikroskopu: (a) plášť pštrosího drápu (b) oblast lůžka drápu dinosaura. V obou případech je patrná podobnost v paralelně probíhajících keratinových vláknech vytvářejících s těmi příčnými pravidelnou síť. Rovněž prázdná místa (dutiny) v prostoru mezi vlákny, jsou stejně velká. (Kredit: Alison Moyer, NCSU)

Na Státní univerzitě státu Severní Karolína si znovu posvítili na poněkud obstarožní fosilii z Mongolska. Náleží zvířeti velkému jako pštros a dostalo se mu jména Citipati osmolskae. Jde o oviraptora (v překladu zloděj vajec). Exemplář je obzvlášť dobře zachovalý, jako ostatně všechny zkameněliny z formace Djadochta (někde uváděné jako Djadokhta). Míní se tím poušť Gobi, kde se už 80 milionů let podnebí prakticky nezměnilo, což mrtvolám v písku svědčí.

Každý prý máme nějakou úchylku. Alison E. Moyerové učarovaly drápy a zobáky, zvláště ty fosilizované. Jinak je prý normální a ráda tancuje salsu a latinskoamerické tance. (Kredit: NCSU)

Nově se na fosilii z roku 1995 stal předmětem zájmu vědátorů dráp. Tedy zrohovatělá destička, která přesahuje kostní podklad posledního článku prstu. Drápy, kopyta i nehty jsou ve skutečnosti mrtvé buňky pokožky, jejichž stavební jednotkou je bílkovina keratin. Na zkamenělém dinosaurovi, který měl tu smůlu, že ho to zasypalo zrovna ve chvíli když seděl na vejcích, výzkumníky zaujalo místo, kde měkká rohovina vyrůstající ze škáry na konci drápové kosti. U dnešních ptáků vrchní vrstvu (plášť) drápu tvoří dva typy keratinu. Měkčí alfa-keratin na vnitřní straně pláště a tvrdší beta-keratin na povrchu. Keratin (skleroprotein) má vláknitou strukturu. Jeho monomery mívají délku okolo pěti set aminokyselin, ale větví se do polymerů a do terciární struktury ho propojují disulfidické můstky. Výsledkem pak je peří a nebo zbraně na pařátech predátorů i jejich kořisti.

Mary Higby Schweitzer, objevitelka červených krvinek a jiných „měkkých tkání“ ve fosilizovaných kostech tyranosaura B-rex (MOR 1125) s odhadovaným stářím 65 milionů let.

Mary Higby Schweitzer, objevitelka červených krvinek a jiných „měkkých tkání“ ve fosilizovaných kostech tyrannosaura B-rex (MOR 1125) s odhadovaným stářím 65 milionů let.

Alison Moyerová, vedoucí kolektivu a první autorka článku v nejnovějším čísle Sborníku Královské společnosti, chtěla zjistit, zda dráp předchůdce dnešních ptáků již také měl onu vrchní vrstvu zvanou plášť a tak si vzala na pomoc rastrovací a transmisní mikroskop. Ten první pomocí odražených elektronů věrně zobrazoval detaily povrchu vzorku, druhý zase podle rozdílného průchodu elektronů podal svědectví o vnitřní struktuře. S pomocí obou se jí podařilo potvrdit, že tkáň prastarého drápu se těm dnešním, ptačím, podobá jak vejce vejci.

Moyerová tak vlastně přišla na něco, co všichni dobře známe, že staré struktury se od těch mladých moc neliší, a že jim toho časem za drápy také dost zůstává. V jejím případě tu ale byla šance, že by na nich mohlo ulpět i něco pozitivního - původní organické molekuly. Tak přišla na řadu histochemická analýza. Hypotéza zněla: Když je tkáň oviraptora tak moc podobná té dnešních ptáků, měly by si být podobné i jejich proteinové molekuly.

Také větvení krevních cév v kostní tkáni dinosaura (A) a pštrosa (B) je prakticky shodné. (Kredit: M. H. Schweitzer, North Carolina Museum of Natural Sciences)

Také dříve zjištěné větvení krevních cév v kostní tkáni dinosaura (A) a pštrosa (B) je prakticky shodné. (Kredit: M. H. Schweitzer, North Carolina Museum of Natural Sciences)

Na pomoc si tentokrát přizvala králíky. Těm pod kůži injekcemi píchali proteiny z bílého peří kuřat tak dlouho, až se ptačí keratin savčímu imunitnímu systému začal jevit látkou nepřátelskou a vytvořil proti němu protilátky. Tak vědci získali reagencii, namířenou proti specifickým místům molekuly proteinu beta-keratinu. Pak už jen stačilo k imunoglobulinu připevnit barvičku, která je v mikroskopu vidět. Pokud by se ve vzorku pravěkého drápu ptačí beta-keratin vyskytl, protilátka by se na něj navázala a barvička by ho zviditelnila.

Zbytky měkké tkáně (s „kolagenem“, který si uchoval pružnost) byly získány z vnitřku kosti končetiny původně šestitunového monstra. Odhadované stáří, 68 milionů let. (Kredit: M. H. Schweitzer NCSU, Science)

Pokus nedopadl valně. Výsledky byly neprůkazné. Naštěstí ale Moyerové došlo, že fosilní vzorek obsahuje hodně vápníku, který imunologické reakce nemají rády. Při jeho vyvázání se reakce staly zřetelnější a okrsky v pravěkém drápu se rozsvítily. Zvláště čočkovitý světlejší materiál z místa, které by se dalo označit za překryv lůžka drápu přední končetiny. Autorka to presentuje jako důkaz přítomnosti proteinu, který je dodnes hlavní stavební jednotkou kůže (peří) ptáků. Je fascinující, jak se molekuly, považované za choulostivé k času, uchovaly až do dnešních dnů, neuvěřitelných 75 000 000 let!

Zvětšit obrázek

Formace Djadochta (někdy uváděné také jako Djadokhta) v poušti Gobi. Protože se zde podnebí posledních 80 milionů let prakticky nezměnilo, fosilie, které postupující písečné duny odkrývají, jsou v nezvykle dobrém stavu. Právě zde bychom měli mít co do činění s nejstaršími živočišnými proteiny uchovávajícími si svou původní strukturu, typickou i pro dnešní ptačí keratin. (Kredit: Zoharby, Wikipedia,CC BY-SA 3.0 )

Moyerové se daří podpořit dřívější výsledky, které zbořily všeobecné mínění, že se organické látky nemohou zachovat déle než 100 000 let. Na jejím novém objevu je ještě zajímavé něco, co by se dalo nazvat „vápníkový paradox“. Fosilizaci vápenatění provází často a prvek, který zpočátku bránil průkazu molekuly keratinu, se ukazuje být ve skutečnosti tím, co tuto proteinovou molekulu ve vzorku udrželo v „dobré formě“ (intaktní) tak dlouho.

Rekonstrukce oviraptora. Podobně mohl vypadat i majitel drápu v němž se nyní nalezly zbytky keratinu starého 75 milionů let. (Kredit: rroobboo 999, Wikipedia, CC BY 3.0)

Tím, že v pokusu byly použity prověřené a přesné imunohistochemické detekční metody výsledky bude obtížné napadnout. Tentokrát se navíc nejedná o zbytky podobné kolagenu z cévního endotelu v kostech, ale o zcela jiný protein (keratin) z rohoviny drápu a ještě k tomu na vzorku z jiné lokality i jiného živočišného druhu, než tomu bylo s měkkými tkáněmi u tyrannosaura. Proto výsledek je presentován jako podpora závěrů dřívějších publikací, které popisují zachování proteinů po miliony let. Nejspíš tak nový objev přetrvávající nedůvěru v možnost existence takových látek hodně zviklá.

Za průkopnici změny našeho pohledu na biomolekuly ve fosiliích, je považována molekulární bioložka Mary Higby Schweitzerová. Nyní spolupracuje především s Museum of the Rockies v Montaně. Ona měla tu troufalost popsat existenci červených krvinek a jiných měkkých tkání v kostech tyrannosaura zvaného B-rex (MOR 1125). A později podobný nález ještě zatuplovat i u jiných svrchnokřídových dinosaurů. Nyní bude zajímavé sledovat reakce paleontologů, kteří závěry Schwetzerové prohlašovali za příliš spekulativní.

Je úžasné, jak se vědcům daří rekonstruovat zvířata, která neměla to štěstí aby se dostala na Noemovu archu. Na obrázku je „Sue“, největší známý jedinec tyranosaura, foto Steve Richmond, Wikipedia, CC BY 2.0)

Je úžasné, jak se vědcům postupně daří rekonstruovat zvířata, která neměla to štěstí aby se dostala na Noemovu archu. Na obrázku je „Sue“, největší známý jedinec tyrannosaura, foto Steve Richmond, Wikipedia, CC BY 2.0)

I když dinosauří DNA se zatím získat nepodařilo, proteiny jsou také schopny ledasco o genech tehdejších živočichů, vypovědět. Něco z dinosaurů se nám do dnešních dnů zachovalo také jako „balast“ v jádrech buněk jejich evolučních pokračovatelů – ptácích. Mnozí příznivci paleobiologie si zase hodně slibují od dinosauřích parazitů. Respektive krve, kterou si nasáli, než je dostihla „smůla“. Šíje některých z dam, ozdobených „kazovým“ jantarem, možná skrývají poklad v podobě rozpadlých dinosauřích leukocytů. A jak vědci doufají i s dost zachovalou DNA. Skeptici si myslí, že pokud se vůbec nějaké takové zbytky DNA zachovaly, budou to jen útržky ke stvoření dinosaura zcela nepoužitelné. Řady optimistů, kteří věří, že genomy vyhynulých organismů se nám časem přece jen podaří rekonstruovat, rostou každým dnem. Věda, která by k tomu měla přispět, je molekulární paleontologie. I když ji tu máme jen několik let, křídla fantazie se jí daří rozprostírat hodně do široka, stejně tak i představu, že bychom tu časem mohli mít něco jako „jurský ráj to na pohled“. A jako by to už bylo i „na dohled“.

Literatura
Alison Moyer et al.: Microscopic and Immunohistochemical Analyses of the Claw of the Nesting Dinosaur, Citipati osmolskae, Proceedings of the Royal Society B, rspb.royalsocietypublishing.org/lookup/doi/10.1098/rspb.2016.1997

Autor: Josef Pazdera

Datum: 10.11.2016

Tisk článku

Související články:

Navzdory své mohutnosti měli mnozí dinosauři genom malý Autor: Josef Pazdera (08.03.2007)
V nejstarším dinosauřím embryu našli zbytky po kolagenu Autor: Josef Pazdera (11.04.2013)
Co bylo dříve - ptáci nebo ptačí mozek? Autor: Josef Pazdera (01.08.2013)

Diskuze:

datování

Petros Pd,2016-11-10 21:10:50

Vsadil bych se že chyba bude spíš v datování tkáně nevydrží tolik let a dinosauři nežili před desítkami milionů let ale před desítkami tisíc let.