Wzięli pod lupę zęby sprzed 2 mln lat. Odkryli coś zaskakującego

Paranthropus robustus Źródło: Wikipedia Naukowcy dokonali przełomowej analizy białek ze szkliwa zębów szczątków – Paranthropus robustus, naszych dalekich krewnych z Afryki. Dzięki nowatorskiemu badaniu udało się uzyskać zaskakujące informacje na temat osobników, którzy żyli około 2 milionów lat temu.

DNA pozwoliło już na poznanie wielu szczegółów dotyczących wymarłych gatunków. Jego zastosowanie w Afryce jest jednak ograniczone – szybko ulega tam degradacji, szczególnie w cieplejszym klimacie. Dlatego też naukowcy w tym przypadku musieli sięgnąć po stabilniejszy materiał: szkliwo zębów, które potrafi zachować biologiczne informacje przez miliony lat.

Przebadali zęby sprzed 2 mln lat. Doszli do zaskakujących wniosków

Zespół badaczy pod kierunkiem Palesy Madupe zastosował paleoproteomikę – dziedzinę zajmującą się analizą zestawów zachowanych białek – do zbadania szkliwa zębów pochodzących z jaskini Swartkrans, położonej w rejonie Cradle of Humankind w Republice Południowej Afryki. Znalezisko obejmowało szczątki czterech osobników Paranthropus robustus, gatunku poruszającego się na dwóch nogach i żyjącego pomiędzy 1,8 a 1,2 miliona lat temu.

„Celem jest odkrycie drzewa genealogicznego człowieka za pomocą białek” — wyjaśniła Claire Koenig, współautorka badania z Uniwersytetu Kopenhaskiego, w e-mailu współtworzonym z Palesą Madupe i Ioannisem Patramanisem.

„Jednak obecnie nasza zdolność do rozróżniania różnych gatunków jest ograniczona przez niewielką liczbę różnych białek obecnych w szkliwie” — dodała badaczka.

Zaznaczyła również, że choć technika ta wymaga usunięcia części szkliwa, badacze podejmują szczególne środki ostrożności, by ograniczyć zniszczenia: „Proteomika jest z natury destrukcyjną techniką, ale dokładamy wszelkich starań, aby zminimalizować jej wpływ, zwłaszcza podczas pracy z rzadkimi lub cennymi okazami”.

Płeć ukryta w szkliwie

Analiza pozwoliła ustalić płeć czterech badanych osobników. U dwóch z nich odkryto obecność peptydów AMELY, które występują wyłącznie u samców, natomiast u pozostałych dwóch dominowały peptydy AMELX, typowe dla samic. To ważne ustalenie dla paleoantropologii, gdzie płeć ma duże znaczenie ze względu na dymorfizm płciowy występujący u większości homininów.

Co ciekawe, dane te zakwestionowały wcześniejsze ustalenia. Jeden z osobników, na podstawie wielkości i kształtu zęba wcześniej uznany za samicę, okazał się samcem: „Nasze wyniki wskazują zatem, że pomiary wielkości zębów niekoniecznie są dokładne dla prawidłowego oszacowania płci” — napisali naukowcy w artykule.

Nieoczekiwane różnice genetyczne

Jeszcze bardziej intrygujące były odkrycia związane z sekwencjami aminokwasów. Badacze stwierdzili, że niektóre z analizowanych pozycji różniły się od tych występujących u współczesnych ludzi, neandertalczyków czy denisowian. W szczególności jeden z osobników, oznaczony jako SK-835, wykazywał większe różnice w stosunku do pozostałej trójki niż one względem siebie.

„Klasyfikowanie SK-835 jako członka nowo zaproponowanego taksonu Paranthropus [capensis] byłoby przedwczesne” — zaznaczyła Koenig. Niemniej nie wykluczyła, że różnice te mogą wskazywać na przynależność do odrębnego gatunku.

Wielowariantowość i mikroevolucja

Zagadnienie różnorodności wewnątrzgatunkowej P. robustus wzbudziło dodatkowe pytania. Czy różnice te świadczą o nieznanym dotąd gatunku? A może są efektem krzyżowania się z innymi homininami, np. australopitekami czy wczesnymi przedstawicielami rodzaju Homo, z którymi P. robustus żył równolegle?

Rebecca Ackermann, współautorka badania i antropolożka biologiczna z Uniwersytetu Kapsztadzkiego, podkreśliła: „Musimy przeanalizować więcej materiału Paranthropus z różnych miejsc, aby lepiej zrozumieć zmienność w obrębie południowoafrykańskiego Paranthropus”.

Według niej różnice w składzie aminokwasowym mogą również wynikać z mikroevolucji – niewielkich, lokalnych zmian genetycznych w obrębie jednego gatunku.

Nowe wyzwania dla nauki

Choć wyniki badania są przełomowe, naukowcy podkreślają, że proteom szkliwa – znacznie uboższy od pełnego genomu – wymaga ostrożnej interpretacji. Jak zaznaczyła Ackermann, informacje płynące z białek są ograniczone, dlatego każda rekonstrukcja wymaga dalszych dowodów.

Koenig wskazuje, że przyszłość tej metody wiąże się z udoskonaleniem technologii: „Dopiero się okaże, na przykład, czy możemy molekularnie odróżnić Paranthropus robustus od Australopithecus africanus, ponieważ gatunki te są blisko spokrewnione, a zatem ich białka będą wyglądać bardzo podobnie”.

Ekspertka wyraża też nadzieję, że techniki będą mniej inwazyjne, np. wykorzystujące trawienie kwasem do usunięcia jedynie cienkiej warstwy szkliwa, a także korzystające z bardziej czułych i szybszych instrumentów do sekwencjonowania białek.