I ricercatori hanno identificato una serie quasi completa di proteine, un proteoma, nello smalto dentale di un rinoceronte ormai estinto e le informazioni genetiche risultanti sono più vecchie di un milione di anni del DNA più antico sequenziato, quello di un cavallo di 700.000 anni.
I risultati degli scienziati della Facoltà di scienze mediche dell’Università di Copenaghen e del St John’s College dell’Università di Cambridge sono stati pubblicati su Nature e segnano una svolta nel campo degli studi su molecole antiche.
Questi studi potrebbero risolvere alcuni dei più grandi misteri della biologia umana e animale consentendo agli scienziati di ricostruire accuratamente l’evoluzione a partire da un periodo lontano a cui non si era mai arrivati in precedenza.
Il professor Enrico Cappellini, specialista in Paleoproteomica presso il Globe Institute, Università di Copenaghen, e primo autore dell’articolo, ha dichiarato: “Per 20 anni il DNA antico è stato usato per rispondere a domande sull’evoluzione delle specie estinte, sull’adattamento e sulla migrazione umana ma ha dei limiti. Per la prima volta abbiamo recuperato antiche informazioni genetiche che ci consentono di ricostruire l’evoluzione molecolare ben oltre il normale limite di tempo per la conservazione del DNA.
“Questa nuova analisi delle antiche proteine dello smalto dentale darà inizio ad un nuovo entusiasmante capitolo nello studio dell’evoluzione molecolare.”
I dati sul DNA che tracciano geneticamente l’evoluzione umana coprono solo gli ultimi 400.000 anni. Tuttavia, considerando le linee evolutive che conducono alla nostra specie e allo scimpanzé (la specie vivente geneticamente più vicina a noi) che si sono separate circa sei a sette milioni di anni fa, significa che attualmente non abbiamo informazioni genetiche relative a oltre il 90% del percorso dell’evoluzione che ha portato agli umani moderni.
Di conseguenza, non sappiamo ancora quale sia esattamente la relazione genetica tra noi e, ad esempio, l’Homo erectus, la più antica specie conosciuta di esseri umani che abbia avuto proporzioni corporee simili a un essere umano, perché tutto ciò che è attualmente noto si basa quasi esclusivamente su informazioni anatomiche, non informazioni genetiche.
Il sequenziamento di antiche proteine, basato su una tecnologia rivoluzionaria chiamata spettrometria di massa, è stato in grado di recuperare informazioni genetiche da uno Stephanorhinus di 1,77 milioni di anni fa, un rinoceronte estinto che viveva in Eurasia durante il Pleistocene. I ricercatori hanno prelevato campioni di smalto dentale dall’antico fossile, scoperto a Dmanisi, in Georgia, e hanno utilizzato la spettrometria di massa per sequenziare le proteine antiche e recuperare informazioni genetiche precedentemente non ottenibili mediante il sequenziamento del DNA.
Lo smalto dei denti è il materiale più duro presente nel corpo dei mammiferi. In questo studio i ricercatori hanno scoperto che l’insieme di proteine che contiene dura più a lungo del DNA e dal punto di vista genetico contiene più informazioni del collagene, l’unica altra proteina antica finora recuperata in fossili più vecchi di un milione di anni.
“Fondamentalmente, questo approccio può dirci non solo la specie e il genere di un antico fossile, ma possiamo anche tracciare una linea evolutiva – tutto da un singolo dente“, spiega il professore e co-autore Jesper Velgaard Olsen del Centro di ricerca sulle proteine di Novo Nordisk.
“Lo smalto dentale è estremamente abbondante ed è estremamente resistente, motivo per cui un’alta percentuale di reperti fossili sono denti”, aggiunge Enrico Cappellini.
“Siamo stati in grado di trovare un modo per recuperare informazioni genetiche che contengono più informazioni e sono più affidabili rispetto a qualsiasi altra fonte di un’età comparabile, e da un materiale che è abbondante nei registri fossili, quindi il potenziale di applicazione di questo approccio è vasto’.
Il sequenziamento dell’antico proteoma del fossile di Dmanisi Stephanorhinus ha portato i ricercatori a integrarlo nell’albero evolutivo, tra cui altre specie di rinoceronti estinte e esistenti, e a definire la sua relazione genetica con loro, spiega l’autore principale del documento Eske Willerslev, direttore del The Lundbeck Foundation Center for GeoGenetics presso l’Università di Copenaghen.
“Esistono specie estinte di esseri umani primordiali da cui non siamo stati in grado di ottenere DNA – specie come l’Homo Erectus. I resti che abbiamo sono troppo vecchi e troppo scarsamente conservati perché il DNA sopravviva”, dice.
‘Questa ricerca è un punto di svolta che apre molte opportunità per ulteriori studi evolutivi su umani e mammiferi. Rivoluzionerà i metodi di studio dell’evoluzione basati su marcatori molecolari e aprirà un campo completamente nuovo di studi su molecole antiche”.
Questa riorganizzazione della linea evolutiva di una singola specie può sembrare una piccola modifica, ma identificare cambiamenti in numerosi mammiferi estinti e umani potrebbe portare a enormi cambiamenti nella nostra comprensione del modo in cui la vita animale si è evoluta. Il team di scienziati sta già implementando i risultati nella sua attuale ricerca.
La scoperta potrebbe consentire agli scienziati di tutto il mondo di raccogliere i dati genetici di antichi fossili e di costruire un quadro più ampio e accurato dell’evoluzione di centinaia di specie, compresa la nostra.
Fonte:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/09/190911142731.htm
http://www.incaweb.org/publications/pdf/Spettrometria_di_massa.pdf
