У тканинах найдавнішої морської черепахи знайшли кератин і меланін

Дослідники виявили меланін, бета-кератин і м'язові білкові речовини в тканинах морської черепахи, яка жила 54 мільйони років тому. Молекули зберігалися протягом мільйона років, дозволивши вченим виявити докази того, що панцир стародавніх черепах був пофарбований у безпечний темний колір, забезпечуючи їм виживаність. Аналіз тканин копалини провела міжнародна група вчених, результати опубліковані в журналі.

Кератинова оболонка, підфарбована темним пігментом, маскує черепах і захищає їх від повітряних хижаків. Також темне забарвлення дозволяє черепахам поглинати тепло від сонячного світла і, таким чином, регулювати температуру тіла, що, в свою чергу, забезпечує їм більш швидке зростання. Тепер вчені показали, що кератин був і в тканинах черепахи, яка жила 54 мільйони років тому. Таким чином, меланіновий компонент забезпечує виживаність черепах вже багато мільйонів років.

У 2008 році були знайдені останки морської черепахи епохи еоцену (). Екземпляр довжиною 74 міліметри, маркований як MHM-K2, мабуть, належав дитинчаті, він добре зберігся, містить сліди м'яких тканин і тому дозволяє, крім грубої морфології, аналізувати і більш тонкі молекулярні компоненти. Вчені встигли взяли п'ять ще не оброблених консервантами зразків тканин для ультраструктурного і біомолекулярного аналізу.

Оглянувши зразки, вчені виявили чітко окреслений темний шар тканини з незвичайною текстурою. Подальший мікроскопічний аналіз встановив, що цей тонкий шар складався зі скупчень мікротелець, які були поміщені в мікрозернистий матеріал, і в тривимірну сітку з пористою текстурою. Елементний аналіз дозволив зробити висновок, що мікротельця і пористий субстрат містили вуглець, а значить, могли містити і органічні компоненти.

Оскільки в панцирах сучасних черепах містяться кератинові білки, вчені припустили, що вони можуть бути і в темній тканині стародавнього зразка, і виростили антитіла, які повинні були розпізнати молекули кератину або їх залишки, якщо такі збереглися. Комплекс антитіло-антиген підсвічувався зеленим кольором. Ту ж процедуру для контролю вчені провели на тканинах сучасних черепах виду.

У стародавньому зразку вони виявили менше реакцій з антигеном, ніж у сучасному, проте кількість все ж вказувала на наявність відповідних епітопів (частин макромолекул антигенів, які розпізнаються антитілами). Крім того, патерни реакцій антиген-антитіло в древньому зразку був таким же, як і в сучасному зразку, і ці комплекси були обмежені областями між мікротельцями копалини.

Потім вчені припустили, що і більш глибокі шари епідермісу могли зберегтися. Для перевірки цієї ідеї вони виростили антитіла, здатні розпізнати гемоглобін (білок крові) алігатора і устриці, і антитіла проти курячого тропоміозину (це білок, який міститься в цитоскелеті еукаріот, і бере участь у м'язовому скороченні). Вони виявили реакцію антитіл як з гемоглобіном, так і з тропоміозином, і хоч їх інтенсивність була меншою, ніж у зразку сучасної черепахи, патерни залишалися схожими.

Нарешті, щоб виключити можливість того, що виявлені органічні молекули належали мікробам, у зразки ввели антитіла, нейтралізуючі пептидоглікан - частий компонент мікропляток бактерій. Реакція була відсутня у контрольного зразка, і була слабкою в тканинах копалини, що може вказувати на незначну участь бактерій.

Інший незалежний аналіз, мас-спектрометрія вторинних іонів, підтвердив наявність гемів (геми є компонентами гемоглобіну), еумеланінів (пігменти коричневого і чорного кольору), і білкової речовини.

Дослідники використовували різні підходи для вивчення тканин викопної черепахи, і отримали незалежні докази наявності в його м'яких тканинах безпрецедентної кількості ендогенних біомолекулярних залишків: гемоглобіну, бета-кератину, тропоміозину, та меланіну. Знахідки свідчать про те, що тіло морських черепах, які жили 54 мільйони років тому, вже покривав підфарбований кератиновий екзоскелет. Вчені відзначають, що міцна кератинова оболонка, ймовірно, дозволила копалині зберегти останки м'яких тканин до наших днів, захищаючи їх від води і мікробів.

Однак спочатку панцир міг служити не для захисту, а для риття землі. Кератін вже знаходили в пір'ях древніх птахів, а найстаріший пігмент був виявлений в очах тварин, що населяли планету 300 мільйонів років тому.