Палеонтологи нашли древнейший белок из птичьих перьев
Китайские и американские палеонтологи обнаружили древнейшие следы белков-кератинов — компонентов перьев птиц и динозавров. Возраст останков, в которых была сделана находка, оценивается в 130 миллионов лет. Благодаря тому что окаменелости так хорошо сохранились, ученые смогли надежно показать, что в перьях обнаруженной птицы присутствовали меланосомы — окрашенные органеллы, поглощающие свет. Находка показывает, что время жизни органических соединений может быть гораздо более долгим, чем считалось ранее. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of National Academy of Sciences, кратко о нем сообщает пресс-релиз Университета Северной Каролины.
Наличие перьев у некоторых групп динозавров и птиц хорошо описано и задокументировано на основе многочисленных находок, относящихся к среднему Юрскому и Меловому периодам. Однако, доказать наличие в перьях органелл, ответственных за окрашивание, — и, соответственно, сделать догадки о цвете динозавров и их условиях обитания, — достаточно сложно. Это связано с тем, что в окаменелостях трудно отличить микроорганизмы, появившиеся на перьях после смерти животного, и меланосомы — объекты почти совпадают по размерам. Изначально микроскопические тела относили к микробам, и лишь в 2008 году появились свидетельства того, что они могут представлять собой меланосомы.
Лишь в небольшом количестве работ ученым удалось химически подтвердить, что микроскопические включения представляют собой меланосомы. В первом случае химики нашли меланин в останках глаза рыбы эпохи эоцена (56,0 — 33,9 миллионов лет назад), во втором — у родственника археоптерикса, анхиорниса, обитавшего на территории Китая 160 миллионов лет назад.
В новой работе палеонтологам удалось показать наличие меланосом в останках эоконфуциусорниса, возраст которых оценивается в 130 миллионов лет. Это животное, размером с ворону, представляет собой первую беззубую птицу с кератиновым клювом — подобную современным видам. Название рода происходит от греческого ἠώς (эос) — «рассвет» и названия родственной группы животных — конфуциусорнисов (от слов «Конфуций» и «птица»).
Ученые проанализировали меланосомы и белковые фрагменты в перьях, обнаруженных в биоте Жэхэ (Jehol Biota, север Китая). В качестве сравнения исследователи использовали современные перья курицы. Для этого использовались различные методы электронной микроскопии, а также иммунный анализ с помощью антител к бета-кератину, закрепленных на золотых наночастицах. Последний позволил визуализировать отдельные волокна кератина в древних образцах и убедиться в их сохранности.
«Если малые тела в перьях действительно меланосомы, то они должны быть погружены в кератиновую матрицу, поскольку перья содержат бета-кератин. Если бы мы не нашли кератин, то эти тела могли бы оказаться микробами или смесью микробов и меланосом. В любом случае предсказания о расцветке динозавров оказались бы неточными» — рассказывает Мэри Швайцер, сотрудник Университета Северной Каролины и соавтор исследования.
В результате палеонтологам удалось подтвердить наличие меланосом в перьях несколькими независимыми методами.
Кератины — фибриллярные (нитевидные) белки, обладающие высокой механической прочностью, которая уступает из всех материалов биологического происхождения лишь хитину. В организме человека можно встретить альфа-кератины — они являются основной для волос. Бета-кератины встречаются в чешуе, когтях, клювах и перьях птиц.
Ранее мы сообщали о древнейшей находке хорошо сохранившихся в янтаре птичьих перьев. Несмотря на возраст в в 99 миллионов лет, они сохранили следы первоначальной окраски — темно коричневой с бледными пятнами.
Источник
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА
Перо состоит из белка-кератина. В воде кератин слабо набухает. По данным Спикмана, критической температурой является 55 °С, когда часть кератина растворяется. При температуре выше 80°С часть цистиновых мостиков распадается, что подтверждается и тем, что при удалении оперения горячей водой пух уже немного сморщивается; при температуре выше 80°С или при слишком продолжительной сушке перья и пух в зависимости от воздействия тепла начинают распадаться.
Под воздействием химических реагентов птичье перо повреждается, что прежде всего проявляется в снижении его прочности, т. е. нарушении механических свойств, и снижает его потребительскую ценность.
Птичье перо очень чувствительно к щелочной обработке: при варке в 5 %-ном растворе гидроксида натрия за 3—5 мин полностью растворяются аминокислоты, а жирные кислоты гидро-лизуются в аммоний и сероводород. Даже щелочная обработка при низкой температуре ведет к небольшому снижению прочности пера. Оно обладает хорошей кислотостойкостью. В 5 %-ном растворе серной кислоты его можно варить в течение 0,5 ч без особых повреждений.
Перо чувствительно к окислительным средствам. При использовании препаратов для отбеливания и чистки следует проявлять особую осторожность. Восстановители, которые употребляют со слабой щелочной средой, не оказывают отрицательного действия на перо. Оно не реагирует на воздействие органических растворителей, поэтому чистка ими сильно загрязненных перьев возможна.
Воздух и свет обусловливают недостаток серы на концах опахал перьев. По данным Грахома и его соавторов, проводивших изучение аминокислот в различных частях пера, установлено, что в опахале пера непосредственно выше очина содержание цистина выше, чем на концах опахала, где воздушная среда и воздействие погоды обусловливают большую деградацию. Цистин, серосодержащая диаминовая кислота образуют дисульфидное соединение между соседними полипептидными цепочками. Благодаря высокой реакционной способности дисульфид легко может окисляться, редуцироваться. Таким путем можно определить чувствительность кератинового типа соединений.
Кератин в составе перьев устойчив к действию ферментов, разлагающих белок, поэтому необработанный кератин не имеет питательной ценности.
Источник
Ученые нашли кератин в перьях древней птицы
Палеонтологи пришли к выводу, что белок кератин может сохраняться в перьях древних существ. Об этом свидетельствует иммунологический анализ оперения птицы, жившей 130 млн лет назад.
Результаты исследования, проведенного специалистами из Университета штата Северная Каролина, опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В последние годы ученые всё чаще выделяют из покровов динозавров, ихтиозавров и других вымерших животных микроскопические образования, похожие на меланосомы. Так называются клеточные органеллы, наполненные пигментом. Однако скептики не раз утверждали, что предполагаемые меланосомы в действительности являются окаменевшими бактериями, которые посмертно заселяли тела доисторических существ.
В прошлом году шведские специалисты попытались развеять эти сомнения. Изучив перья юрского динозавра, они показали, что химический состав содержащихся в них округлых телец полностью идентичен эумеланину — разновидности меланина, которая отвечает за коричневый и черный цвета в окраске.
На этот раз их американские коллеги сосредоточились на химическом составе субстанции, в которую погружены меланосомы в ископаемых перьях. Если они и в самом деле представляют собой меланосомы, то вокруг них должен присутствовать кератин – белок, входящий в состав перьев современных птиц. Если же то, что принимают за меланосомы – это в действительности бактерии, то окружающее их вещество – это всего лишь продукт бактериальной жизнедеятельности.
Чтобы выяснить, какая из двух этих точек зрения верна, исследователи изучили прекрасно сохранившийся отпечаток птицы Eoconfuciusornis, найденный недавно в Китае. Он происходит из отложений первой половины мелового периода возрастом около 130 млн лет.
Ученые обработали перья птицы антителами к бета-кератину, с которыми были связаны частицы золота. Когда образец был помещен под сканирующий микроскоп, благодаря золоту стали различимы участки, с которыми связались антитела. Оказалось, что антитела прореагировали исключительно на перьевые филаменты (нити), где и должен присутствовать кератин. Следовательно, этот белок сохранился в ископаемом состоянии, а погруженные в него тельца – не что иное, как настоящие меланосомы.
Открытие доказывает, что перья древних организмов способны сохраняться до наших дней практически в неизменном виде. Следовательно, реконструкция окраски пернатых динозавров и птиц – не такая уж непосильная задача. Напомним, недавно эта же команда ученых выявила кератин в когте хищного динозавра из Монголии.
Источник