See uus meetod võimaldab meil taasluua elu mitme miljoni aasta tagant

Teadlased on tõepoolest tuvastanud neis molekulaarseid jälgi, mis on seotud mitu miljonit aastat tagasi kadunud loomade igapäevaeluga. See avastus paljastab uue meetodi loomade tervise ja toitumise, aga ka nende elupaiga kliima jälgimiseks.

Seni tugines fossiilide uurimine suures osas skelettide morfoloogilisele analüüsile või mõnel juhul DNA fragmentide analüüsile. Rahvusvaheline meeskond on aga töötanud radikaalselt erineva lähenemisviisi kallal: metaboloomi analüüsi. See viitab organismi sisemise toimimise käigus tekkivate molekulide terviklikule komplektile.

Ajakirjas Nature avaldatud töö näitab, et need luustruktuuris säilinud biokeemilised signatuurid võivad ellu jääda ajaskaalal, mis ületab miljon aastat, ja paljastada seni tundmatut teavet. Kuigi DNA võimaldab meil jälgida sugupuid, võivad metaboliidid näidata, kuidas organism oma elu jooksul toimis.

Vastupidiselt oma tahkele välimusele on luu dünaamiline ja vaskulariseeritud kude. Selle tihe mikrokanalite võrgustik, mis algselt täidab vere niisutamise ja toitainete vahetuse ülesannet, toimib lõpuks loodusliku lõksuna. Luu kasvu ajal võivad veres ringlevad metaboliidid (seede-, hormonaalsete või immuunprotsesside jäägid) imbuda ja kinni jääda sellesse mikropoorse maatriksi sisse, mis pakub märkimisväärset kaitset lagunemise eest.

Teadlaste meeskond suutis seda hüpoteesi kinnitada, analüüsides hiire luid massispektromeetria abil, mis on tehnika, mis võimaldab molekule tuvastada nende kaalu järgi. Analüüs näitas ligi 2200 metaboliidi olemasolu, mis kinnitas põhimõtet. Seejärel rakendasid teadlased sama meetodit loomade (näriliste, antiloopide, elevantide) fossiilidele Lõuna- ja Ida-Aafrika peamistest inimkonna evolutsiooni leiukohtadest, mis pärinevad 1,3–3 miljoni aasta tagusest ajast.

Analüüs näitas suurt hulka molekule, mis on seotud normaalsete bioloogiliste funktsioonidega, näiteks aminohapete või vitamiinide ainevahetusega. Teatud spetsiifiliste markerite olemasolu võimaldas isegi kindlaks teha, et mõned fossiilsed isendid olid naised. Seega pakub see säilitamine biokeemilist hetktõmmist looma füsioloogilisest seisundist surma hetkel, mis oli varem kättesaamatu teave.

Uuring tegi ootamatu sammu, tuvastades 1,8 miljoni aasta vanuses oravaluustikus nakkusliku patoloogia. Teadlastel õnnestus tõepoolest isoleerida parasiidi Trypanosoma brucei spetsiifiline metaboliit, mis on tsetsekärbse levitatav unehaiguse tekitaja. Samuti tuvastasid nad peremeeslooma põletikulise reaktsiooni keemilise tunnuse. See on üks vanimaid otseseid tõendeid fossiilsetes jäänustes säilinud nakkushaiguse kohta.

Taimse päritoluga metaboliitide avastamine andis sama väärtuslikke saladusi ka kadunud maastike kohta. Oravaluu keemiline koostis sisaldas aaloe jälgi – taime, millel on ranged ökoloogilised nõuded temperatuuri, sademete ja päikesevalguse suhtes. Nende molekulide olemasolu mitte ainult ei näita looma toitumist, vaid võimaldab ka märkimisväärse täpsusega tuletada tema elupaiga kliimatingimusi.

Need fossiilide biokeemiast tuletatud keskkonnarekonstruktsioonid kinnitavad olemasolevaid geoloogilisi andmeid. Tänu sellele teabele on järk-järgult kujunemas kujutis iidsest Ida-Aafrikast, mis on soojem ja oluliselt niiskem kui tänapäeval, kus on kerged metsad, rohumaad ja soised alad. Seega saab igast fossiilist rikas andmepunkt mineviku ökosüsteemide kaardistamiseks.

Metaboloomika on teadus, mis uurib organismis antud hetkel esinevate väikeste molekulide ehk metaboliitide täielikku komplekti. Need molekulid on lugematute eluks vajalike keemiliste reaktsioonide, näiteks toidu energiaks muundamise või hormoonide sünteesi lõpp- või vaheproduktid. Nende profiil ehk metaboloom on ainulaadne ja dünaamiline sõrmejälg.

Erinevalt genoomist, mis on stabiilne ja päritav, peegeldab metaboloom geenide ja keskkonna pidevat interaktsiooni. See muutub vastusena toitumisele, stressile, haigusele või kokkupuutele toksiinidega. Kaasaegses meditsiinis kasutatakse metaboloomi analüüsi seetõttu varajaseks diagnoosimiseks või teatud patoloogiate mehhanismide mõistmiseks.

Selle rakendamine arheoloogias ja paleontoloogias, nagu käesolevas uuringus, on hiljutine ja julge. See hõlmab nende ajutiste biokeemiliste signatuuride otsimist iidsetes materjalides. Nende avastamine tõestab, et nad võivad soodsates tingimustes kivistuda, võimaldades meil saada teavet nüüdseks väljasurnud organismide füsioloogia ja elutingimuste kohta.