Keratin, proteiner fra 54 millioner år gamle havskildpadder viser evolutionsevneudvikling

Forskere fra North Carolina State University, Lund University i Sverige og University of Hyogo i Japan har hentet originalt pigment, beta-keratin og muskelproteiner fra en 54 millioner år gammel havskildpadde, der klækker. Værket tilføjer den voksende mængde beviser, der understøtter vedholdenhed af originale molekyler over millioner af år, og giver også direkte beviser for, at et pigmentbaseret overlevelsestræk, der er fælles for moderne havskildpadder, udviklede sig for mindst 54 millioner år siden.

Tasbacka danica er en art af havskildpadde, der levede i eocæneperioden, mellem 56 og 34 millioner år siden. I 2008 en yderst velbevaret T. danica ruge blev genoprettet fra Für -formationen i Jylland, Danmark. Prøven var mindre end 3 tommer (74 millimeter) lang. I 2013 afdækkede paleontolog Johan Lindgren fra Lunds Universitet rester af blødt væv fra et område nær havskildpaddens venstre "skulder". Han indsamlede fem små prøver til biomolekylær analyse.

Skallerne på moderne havskildpaddeklækninger er mørke - denne pigmentering giver dem beskyttelse mod luftfugle (f.eks. Måger), når de flyder på havoverfladen for at trække vejret. Da skildpadder er krybdyr, og derfor koldblodige, den mørke farve giver dem også mulighed for at absorbere varme fra sollys og regulere deres kropstemperatur. Denne forhøjede kropstemperatur tillader også hurtigere vækst, reducere den tid, de er sårbare ved havoverfladen.

Det T. danica rugeeksemplar syntes at dele denne farve med sine levende modstykker. Forskerne observerede runde organeller i fossilet, der kunne være melanosomer, pigmentholdige strukturer i huden (eller epidermis), der giver skildpaddeskaller deres mørke farve.

For at bestemme den strukturelle og kemiske sammensætning af de bløde væv Lindgren opsamlede og se om den fossile havskildpadde havde en mørk farvet skal, forskerne udsatte prøven for et udvalg af højopløselige analytiske teknikker, herunder feltemissionspistol scanningselektronmikroskopi (FEG-SEM), transmissionselektronmikroskopi (TEM), in situ immunhistokemi, time-of-flight sekundær ion massespektrometri (ToF-SIMS), og infrarød (IR) mikrospektroskopi.

Lindgren udførte ToF-SIMS på prøverne for at bekræfte tilstedeværelsen af ​​hæm, eumelanin og proteinholdige molekyler - blodets komponenter, pigment og protein.

Medforfatter Mary Schweitzer, professor i biologiske videnskaber ved NC State med en fælles udnævnelse ved North Carolina Museum of Natural Sciences, udførte histokemiske analyser af prøven, fandt, at det testede positivt mod antistoffer for både alfa og beta-keratin, hæmoglobin og tropomyosin, et muskelprotein. TEM, udført af University of Hyogo evolutionærbiolog Takeo Kuriyama, og Schweitzers immunogoldtest bekræftede yderligere resultaterne.

Til sidst, beviserne pegede på, at disse molekyler var originale for prøven, bekræfter, at disse gamle skildpadder delte et pigmenteringsbaseret overlevelsestræk med deres nutidige brødre.

"Tilstedeværelsen af ​​eukaryot melanin i et melanosom indlejret i en keratinmatrix udelukker kontaminering af mikrober, fordi mikrober ikke kan lave eukaryote melanin eller keratin, "Schweitzer siger." Så vi ved, at disse ruger havde den mørke farve, der er fælles for moderne havskildpadder.

"Dataene understøtter ikke kun bevarelsen af ​​flere proteiner, men antyder også, at farvning blev brugt til fysiologi så langt tilbage som eocæn, på samme måde som i dag. "