Реферати » Реферати по біології » Молекулярна палеонтологія і еволюційні уявлення про вік викопних останків

Молекулярна палеонтологія і еволюційні уявлення про вік копалин останків

фрагменти (часом значні) ендогенних макромолекул, тобто належать самим копалиною організмам, а що не є сторонніми домішками за рахунок бактерій, грибків та ін.

Можна бачити, що, незважаючи на оцінені періоди в десятки, а часом і в сотні мільйонів років, в зразках залишилися розпавшихся фрагменти білків, які можна визначити за допомогою антитіл. Тобто фрагменти такої величини, що вони здатні антитілами впізнаватися.

Щодо бета-кератину і колагену слід зазначити, що ці білки, внаслідок своєї особливої ??жорсткої молекулярної структури, є найбільш стійкими як до хімічних впливів, так і до деградації мікроорганізмами [34]. У той же час, щодо схоронності навіть колагену в копалин залишках все не так вже й ясно.

Ранні роботи були сфокусовані на ідентифікації саме колагену, оскільки він може бути детектувати в кістках за допомогою електронної мікроскопії внаслідок своєї унікальної фибриллярной структури [1]. І дійсно, в цілому ряді досліджень колагенові мікроструктури були добре видні під електронним мікроскопом в залишках кісток динозаврів, мамонтів та інших викопних тварин [6, 7, 13, 36-38]. Продемонстровано, однак, що збереження навіть високого рівня мікроструктур не вказує з необхідністю на дійсне наявність білкових молекул колагену (структури просто зберігають їх форму). В видимих ??колагенових структурах далеко не завжди ідентифікуються специфічні для цього білка амінокислоти [37] і не завжди такі структури реагують з антитілами до колагену [39].

Звідси висновок: виявлення під електронним мікроскопом навіть добре збережених колагенових структур (і судинних стінок) всередині копалин кісток не вказує однозначно на присутність в них самого білка, тому до жодних "сенсаційним" креаціоністських висновків такі структури в кістках, наприклад, динозавра [7], приводити не повинні. Напевно, навіть ці вже безколлагеновие освіти навряд чи здатні витримати мільйони років, але доказів тому немає, оскільки в них, мабуть, часто відсутня лабільний органічний матеріал (як у згаданих вище псевдоморфоз піщаних мумій динозаврів).

Представлені ж у табл. 1 дані, в тому числі по коллагену, відображають дійсну ідентифікацію білкових фрагментів. У всіх перерахованих випадках дійсно виділили і / або детектували частини білків. Найбільш збереженими виявляються, зрозуміло, колаген, кератину і остеокальцин, а найменш - більш лабільні і більш складні білки з глобулярної структурою, зокрема альбумін.

Є, проте, одна важлива і фундаментальне виняток, що з роботами все тієї ж доктора Мері Швейцер.

1. Кератини - білки, що формують волосся, пір'я, луску і т.п. освіти. Внаслідок жорсткості своєї молекулярної структури дуже стійкі до зовнішніх впливів. Бета-кератин для сучасних тварин виявлений тільки у рептилій і птахів (луска, пір'я) [34].

2. Представлена ??тривалість періоду або епохи.

3. Колаген. Сполучна тканина організму формує хрящі, сухожилля, зв'язки, остов кісток і т.д. Механічна і підтримуюча функція цієї тканини забезпечується нерозчинними нитками, освіченими Високополімерні сполуками колагену - найпоширенішого білка тварин. Мономери колагену представляють собою трехнітевие білкові "тяжі", які зв'язуються один з одним поперечними молекулярними зв'язками (зшивками), утворюючи колаген. Така жорстка структура забезпечує механічну міцність при супутньої еластичності [34].

4. Остеокальцин - низькомолекулярний кістковий білок, що містить багато глутамінової кислоти; специфічний для кісток.

5. Результати авторів з мормонського університету (США), мабуть, спірні: мається коментар на дану роботу провідних молекулярних палеонтологів [35].

5. Фрагменти гемоглобіну з кістки тиранозавра (Tyrannosaurus rex)

У 1990 р в східній частині штату Монтана викопали останки тиранозавра. Майже відразу ж (можливо, під впливом фільму С. Спілберга), на біологічному факультеті університету штату Монтата, в р Бозмене (Bozeman), США, почалося дослідження його кісток в аспекті молекулярної палеонтології. Роботи проводились в групі асистента професора, доктора біологічних наук (Ph.D.) Мері Швейцер (Mary Higby Schweitzer). Керівником лабораторії був (і є досі) професор Джек Хорнер.

Якщо подивитися в Інтернеті сторінку, присвячену відомостями про доктора М. Швейцер [40], то на фото перед вами постане симпатична і життєрадісна особа, що має, незважаючи на свій не дуже-то значний вік, солідний послужний список і, мабуть, високу професійну кваліфікацію. Саме доктор Мері може нині вважатися, гадаю, одним з провідних світових дослідників у галузі молекулярної палеонтології.

Програмна експериментальна робота, присвячена вивченню макромолекул в кістки тиранозавра, опублікована в працях АН США і, як всі статті цього видання, повністю поміщена в Інтернеті (Schweitzer MH et al., 1997) [8]. Останнє дозволяє поглиблено ознайомитися з усіма методичними тонкощами і висновками авторів без відвідування спеціальної бібліотеки. Фахівцю видна ретельність при виконанні експериментів, адекватність методів і достовірність отриманих результатів.

Хоча нашим завданням не є розгляд вузьких спеціальних питань біохімії і імунохімії, все ж доведеться роз'яснити, що зроблено і як. Інакше буде незрозуміло, та й занадто важлива проблема.

З ділянки кістки з видимими під мікроскопом судинними стінками провели екстракцію білкового матеріалу. Такого було отримано, з позицій біохіміка-аналітика, відчутну кількість - порядку 1 мг. Фрагменти распавшихся білків (поліпептиди і пептиди) явно мали невеликий розмір, оскільки, як зазначають автори, вони не ідентифікувалися при електрофорезі в денатуруючих умовах [8]. Останній метод - це стандартний підхід при поділі білкових сумішей відповідно до їх молекулярної масою, і білки добре видно на електрофореграмме (при стандартних умовах досвіду), тільки коли вони мають молекулярну масу не менше 6.000-10.000 "вуглецевих одиниць" (згадаймо шкільну хімію: вуглецева одиниця - це 1/12 від маси звичайного нам ізотопу вуглецю 12C). Маса середньої амінокислоти (всього їх 22) становить 140 у.о. (Від 89 до 240 у.е .; більшість 120-150 у.о.). Отже, щоб білок був добре "видно" при електрофорезі, він повинен складатися з 40-70 амінокислот. Але в білковому екстракті з кістки тиранозавра такі поліпептиди не виявлялися, отже, фрагменти виявилися меншими.

Апріорі було ясно, що основну частину мають становити фрагменти саме гемоглобіну - найбільш "рясного" білка крові (порівняємо тільки альбумін) - адже екстрагували ті ділянки кістки, де локалізувалися видимі під мікроскопом стінки судин.

Далі автори імунізували білковим екстрактом щурів. Зазвичай иммунизируют кроликів або морських свинок (у останніх імунну відповідь сильніше, а від кроликів - більше матеріалу), але в даному випадку, у зв'язку з малою кількістю білкового екстракту, довелося, напевно, вибрати щурів, які менше кроликів і свинок.

Імуногени (екстракт) разом з ад'ювантом Фрейнда (стандартний спосіб підсилити імунну відповідь) вводили двом пацюкам, і у обох виробилися антитіла (останнє вказує, що імуногенність була досить стабільна; значить, фрагменти не були зовсім вже нікчемними). Добре відомо, що ступінь імуногенності (тобто здатність викликати вироблення антитіл у тварин) дуже залежить від розміру білкової або пептидного молекули. Неможливо виробити антитіла проти фрагмента білка з молекулярною масою менше 1000, тобто що складається з близько 7-8 амінокислот (см., наприклад, [41]).

Однак автори не просто отримали "якийсь" імунну відповідь. Чи не це було їхнім завданням. Вони використовували антисироватки крові щурів для подальших імунохімічних методів визначення. Звідси випливає, що рівень антитіл в сироватці був досить високий (інакше методи б не спрацювали), а таке може бути забезпечене, тільки якщо фрагменти білка мали молекулярну масу значно більш 1000.

Думаю, що жоден спеціаліст (навіть іммунохімік) не скаже, які точно мінімальні розміри фрагментів білка при імунізації необхідні, щоб антисироватка мала "робочий вигляд". Він скаже, що імуногенність залежить від конкретного типу білка, від конкретного типу фрагментів (вона пов'язана і з амінокислотним складом), від конкретних тварин і т.п. Тут просто гола емпірика, можна сказати, майже ремесло: хто довше працював і з більшою кількістю білків, той і здатний дати більш правдоподібну відповідь. Тим більше, що на практиці рідко отримують антисироватки до настільки малим молекулам, оскільки таких білків в живому організмі просто мало.

Ваш покірний слуга, хоча і отримував антисироватки і робив аналогічні речі в області визначення білків імунохімічними методами, все-таки не є конкретно іммунохіміком. І проте дозволю собі зробити наступний висновок. Щоб антисироватка до якихось білковим фрагментам, виділеним з тієї кістки тиранозавра, "працювала" так, як це спостерігалося у авторів [8], вона все-таки повинна була мати відчутний титр (концентрацію) антитіл. Тому й імуногенність вводяться щурам поліпептидів була досить відчутна, а, значить, і їх молекулярна маса (довжина молекули) - теж. Гадаю, що величина останньої становила ніяк не менше 2000-3000 у.о., що відповідає ланцюжку з порядку 15-20 амінокислотних залишків.

Зазначений висновок побічно слід в тому числі і з керівництв по імунохімічний методам аналізу (наприклад [42]).

Далі автори [8], використавши отриману антисироватки, за допомогою двох імунохімічних методів визначили, чи реагує вона з препаратами гемоглобинов (комерційних, що випускаються хімічними фірмами) з різних джерел. При иммуноферментном аналізі в розчині (ELISA) було виявлено, що антисироватка виразно "дізнається" гемоглобін індика, а за допомогою иммуноблоттинга (це на спеціальній мембрані) отримані ще більш вичерпні дані.

В [8] пророблені всі стандартні контролі і представлений майже весь первинний експериментальний ілюстративний матеріал. Перед імуноблотинг автори переконалися, що наявні у них стандартні препарати гемоглобинов кролика, індика і змії цілком якісні. Дійсно, хоча і закуплені, напевно, на великих хімічних фірмах (у статті не вказано, але навряд чи самі очищали), такі препарати можуть псуватися при зберіганні навіть в холодильнику (мікроби з'їдять, вода потрапить). Це вам не доводити, що виділеним не розпався фрагментам білка тиранозавра мільйони років. Спробуй не переконайся, що твої стандартні препарати сучасних білків не розвалилися в тебе (частково, звичайно) при зберіганні

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар