Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Максим Кронгауз
«Самоучитель олбанского». Глава из книги


Ли Биллингс
«5 000 000 000 лет одиночества». Глава из книги


А. Панчин
«Сумма биотехнологии». Глава из книги


И. Левонтина
«О чем речь». Главы из книги


А. Захаров
Нейрогастрономия


А. Водовозов
С запахом горького миндаля


В. Власюк
50 лет САО


Ч. Уилан
«Голая статистика». Главы из книги


Интервью М. Гельфанда с С. Шлосманом
«Замечательная статья» значит только то, что она содержит замечательный результат


П. Лекутер, Д. Берресон
«Пуговицы Наполеона». Глава из книги







Главная / Новости науки версия для печати

Коллаген из костей вымерших животных подтверждает родство динозавров с птицами, а мастодонтов — со слонами


Мэри Швайцер — одна из основоположниц «молекулярной палеонтологии», известная своими работами по извлечению остатков белковых молекул из костей динозавров и других доисторических животных. Фото с сайта news.ncsu.edu
Мэри Швайцер — одна из основоположниц «молекулярной палеонтологии», известная своими работами по извлечению остатков белковых молекул из костей динозавров и других доисторических животных. Фото с сайта news.ncsu.edu

Американские палеонтологи сравнили аминокислотные последовательности фрагментов белка коллагена, извлеченных из костей тираннозавра и мастодонта, с коллагеном современных позвоночных. Оказалось, что «эволюционный сигнал», сохранившийся в обрывках древних белковых молекул, вполне достаточен для установления родственных связей. Даже если бы о тираннозавре и мастодонте не было известно ничего, кроме структуры фрагментов коллагена, извлеченных из ископаемых костей, этой информации хватило бы, чтобы установить близкое родство первого из двух животных с птицами, а второго — со слонами.

«Элементы» уже рассказывали о работе американского палеонтолога Мэри Швайцер (Mary Higby Schweitzer) и ее коллег по извлечению сохранившихся фрагментов белковых молекул из ископаемых костей давно вымерших животных (см.: Коллаген из костей динозавров — это уже реальность, «Элементы», 20.04.2007). В прошлом году исследователи сообщили об успешном выделении фрагментов коллагена из костей мастодонта Mammut americanum, жившего свыше 160 тысяч лет назад, и динозавра Tyrannosaurus rex (возраст костей — 68 млн лет). Исследователи сообщили также о предварительных результатах, согласно которым аминокислотная последовательность фрагментов коллагена динозавра больше похожа на таковую птиц, чем других позвоночных. Однако до сих пор оставалось неясным, сохранился ли в коротких фрагментах белков, выделенных из доисторических костей, достаточно четкий «эволюционный сигнал», чтобы их можно было использовать для серьезных филогенетических реконструкций. Иными словами, нужно было выяснить, насколько достоверными являются выводы о родственных связях между организмами, основанные на сравнении таких коротеньких обрывков белковых молекул.

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи собрали данные по аминокислотным последовательностям коллагена представителей всех основных групп позвоночных животных. Некоторые последовательности нашлись в белковых базах данных, другие удалось реконструировать по нуклеотидным последовательностям отсеквенированных геномов, третьи были добыты авторами экспериментальным путем — например, из костей аллигатора Alligator mississippiensis коллаген извлекался и исследовался примерно теми же методами, что и из костей динозавра.

В итоге удалось собрать «коллекцию» аминокислотных последовательностей коллагена, включающую данные по 21 виду современных позвоночных (хрящевые и костные рыбы, земноводные, ящерица, аллигатор, страус, курица, опоссум, тенрек, слон, корова, собака, мышь, крыса, макак резус, шимпанзе, человек). Объединив эти данные по целым молекулам коллагена с теми довольно жалкими обрывками, которые удалось извлечь из костей динозавра, и несколько более внушительными фрагментами коллагена мастодонта, авторы применили к этим данным всю мощь современных методов построения филогенетических реконструкций. Эти методы делятся на четыре большие группы (bayesian, likelihood, parsimony, distance). Авторы применили к своим данным все эти методы и получили на выходе весьма сходные эволюционные деревья, что свидетельствует о высокой достоверности результатов филогенетического анализа. Результаты оказались сходными не только между собой, но и с имеющимися представлениями об эволюции позвоночных.

Эволюционное древо позвоночных, основанное на сравнении аминокислотных последовательностей коллагена (байесовский метод). В качестве внешней группы используется представитель хрящевых рыб — скат (Raja). Синим цветом обозначены рыбы, сиреневым — амфибии, коричневым — млекопитающие, желтым — архозавры (группа, объединяющая крокодилов, динозавров и птиц), зеленым — «чешуйчатые» рептилии (ящерица Anolis). Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Эволюционное древо позвоночных, основанное на сравнении аминокислотных последовательностей коллагена (байесовский метод). В качестве внешней группы используется представитель хрящевых рыб — скат (Raja). Синим цветом обозначены рыбы, сиреневым — амфибии, коричневым — млекопитающие, желтым — архозавры (группа, объединяющая крокодилов, динозавров и птиц), зеленым — «чешуйчатые» рептилии (ящерица Anolis). Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Тираннозавр попал в одну группу (кладу) с птицами, а ближайшим родственником этой клады оказался аллигатор. Это соответствует общепринятым представлениям об архозаврах как о кладе, включающей крокодилов, текодонтов, динозавров и птиц. Мастодонт объединился со слоном — эта клада соответствует хоботным. Ближайшим их родственником оказался тенрек (Echinops). По современным представлениям, тенреки и хоботные действительно происходят от общего предка и объединяются в естественную группу Afrotheria. Другие детали дерева, показанного на рисунке, тоже вполне соответствуют современным взглядам на эволюцию позвоночных, за исключением нескольких мелких деталей (например, ящерицы оказались «сестринской группой» по отношению к архозаврам и млекопитающим, хотя более «правильным» было бы их положение как сестринской группы по отношению только к архозаврам).

В целом, однако, результаты получились вполне удовлетворительные. Стало ясно, что извлеченных из ископаемых костей маленьких фрагментов коллагена достаточно для того, чтобы довольно точно определить положение древнего животного на эволюционном древе. Даже если бы о мастодонте и тираннозавре не было известно абсолютно ничего, кроме структуры крохотных фрагментов коллагена, мы всё равно смогли бы установить, что одно из этих животных было близкой родней птиц, а другое — слонов. Это позволяет надеяться, что многие спорные вопросы, связанные с эволюцией и родственными связями давно вымерших животных, смогут быть в конце концов разрешены.

Чтобы читатели могли получить представление о том, сколь скудные данные оказались достаточными для построения «правильных» эволюционных деревьев при помощи современных методов, привожу аминокислотные последовательности фрагментов коллагена, извлеченных из костей тираннозавра, а также гомологичные им фрагменты коллагена курицы и человека (все последовательности, использованные в работе, приведены в дополнительных материалах к статье). Красным цветом выделены аминокислоты, отличающиеся от «динозавровых».

Фрагмент 1:
тираннозавр GATGAPGIAGAPGFPGARGAPGPQGPSGAPGPK
курица GATGAPGIAGAPGFPGARGPSGPQGPSGAPGPK
человек GANGAPGIAGAPGFPGARGPSGPQGPGGPPGPK

Фрагмент 2:
тираннозавр GVQGPPGPQGPR
курица GVQGPPGPQGPR
человек GVQGPPGPAGPR

Фрагмент 3:
тираннозавр GSAGPPGATGFPGAAGR
курица GSAGPPGATGFPGAAGR
человек GSAGPPGATGFPGAAGR

Фрагмент 4: тираннозавр GVVGLPGQR
курица GVVGLPGQR
человек GVVGLPGQR

Фрагмент 5: тираннозавр GLPGESGAVGPAGPPGSR
курица GLPGESGAVGPAGPIGSR
человек GPPGESGAAGPTGPIGSR

По мнению большинства специалистов, современные птицы являются прямыми потомками хищных динозавров-теропод. Существует, однако, альтернативная точка зрения, согласно которой «настоящие» (веерохвостые) птицы, в отличие от археоптерикса и других ископаемых «ящерохвостых» птиц, произошли не от динозавров, а от общих с динозаврами предков — триасовых текодонтов (см.: Малый размер птичьих геномов — наследие эпохи динозавров, «Элементы», 16.03.2007). Новые данные, к сожалению, не позволяют разрешить этот спор, поскольку обе версии предполагают, что птицы ближе к динозаврам, чем к крокодилам, а для большей детализации эволюционного древа вымерших архозавров нужны гораздо более подробные молекулярные данные по ископаемым представителям этой группы.

Источник: Chris L. Organ, Mary H. Schweitzer, Wenxia Zheng, Lisa M. Freimark, Lewis C. Cantley, John M. Asara. Molecular Phylogenetics of Mastodon and Tyrannosaurus rex // Science. 2008. V. 320. P. 499.

Александр Марков


Комментировать



Последние новости: ПалеонтологияГенетикаАлександр Марков

28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
8.06
Новые древние остатки людей с острова Флорес говорят о родстве «хоббитов» с эректусами
7.06
Индийская община Бней-Исраэль не может быть одним из десяти потерянных колен
6.06
Промышленный меланизм бабочек получил генетическое объяснение
2.06
Обнаружено фундаментальное сходство между развитием актинии и развитием позвоночных
24.05
Клещи ездили на насекомых уже 320 миллионов лет назад

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия