Примерно 2,4 млн лет назад крупный вымерший слон бродил по берегам озера Малави в Восточной Африке. Сейчас учёные знают, что это был молодой зверь, который питался корой полыни и листьями шелковицы и, возможно, на момент смерти боролся с инфекцией.
В статье в журнале Nature исследователи сообщают, что в ископаемых костях и зубах этого слона и других древних животных сохранились метаболиты — мелкие побочные продукты внутренних метаболических процессов. Эти соединения помогают восстанавливать сведения о среде обитания, включая данные о кислотности почв и возможных древних патогенах. Авторы отмечают, что такой подход открывает новые возможности для изучения прошлого.
Работу называют началом развития палеометаболомики как надёжного биомолекулярного инструмента для извлечения данных из окаменелостей возрастом в миллионы лет. Об этом сказала антрополог Шеннон Ташингем из Калифорнийской академии наук, не участвовавшая в исследовании.
Организмы накапливают метаболиты через химические реакции, питание и ответ на внешние факторы, такие как инфекции или дефицит питания. Обычно у живых животных их изучают в крови или моче, но с ископаемыми это невозможно. Недавние работы показали, что отдельные метаболиты могут сохраняться в костях после смерти. В одной из прошлых статей было показано, что употребление табака формирует характерный метаболический профиль, который позже находят в костях человека.
В новой работе учёные проверили, могут ли пористые твёрдые ткани — кости, зубы и слоновая кость — удерживать метаболиты на протяжении очень долгого времени. По замыслу ведущего автора Тима Бромейджа, по мере роста ткани кровь приносит в неё метаболиты, часть которых «застревает» в пористой структуре.
Команда изучила кости и зубы животных возрастом 1,3–3 млн лет, найденные рядом с древними стоянками гомининов в Олдувайском ущелье (Танзания), Макапансгате (ЮАР) и Чивондо (Малави. С помощью масс‑спектрометрии определяли химический состав образцов и сопоставляли найденные вещества с базами метаболитов современных организмов.
В каждом образце обнаруживали тысячи соединений, сотни из которых удалось уверенно связать с современными аналогами. Это позволило сделать выводы о поле некоторых животных: в костях двух песчанок и белки из Олдувая нашли метаболиты, связанные с обменом эстрогенов. В другой кости песчанки из окаменелого погадочного комка совы также выявили признаки женского пола.
Отдельные метаболиты у белки, слона и бычка указывали на иммунный ответ на Trypanosoma brucei — паразита, вызывающего у человека сонную болезнь. По словам Ташингем, неожиданно, что такие сигналы сохраняются в столь древних окаменелостях.
Сопоставление с растительными метаболитами помогло восстановить рацион и среду обитания. Так, в кости белки возрастом 1,8 млн лет из Олдувая обнаружили следы растений, указывающих на лесистую влажную среду.
Некоторые специалисты призывают осторожно интерпретировать такие результаты из‑за риска «примесей» из почвы. Бромейдж отвечает, что его группа отдельно анализировала метаболиты осадков вокруг костей и показала, что почва отражает состав древних сообществ, а не просто загрязняет образцы. Несмотря на дискуссии, эксперты называют работу важным шагом в развитии палеометаболомики.
Читайте также: