Paranthropus robustus SK 48。图片来源:/Bernhard Zipfel博士,经南非比勒陀利亚Ditsong国家自然历史博物馆上新世-更新世古生物学初级馆长Lazarus Kgasi博士许可
(神秘的地球)据约克大学:科学家们成功地从200万年前的牙齿中提取了古老的蛋白质,这一突破提供了以前无法获得的关于已灭绝人类亲属的生物性别和基因组成的细节。
包括约克大学科学家在内的一组欧洲和非洲研究人员使用了一种称为古蛋白质组学的方法,从四颗化石牙齿的牙釉质中提取蛋白质片段。这些牙齿是在南非的Swartkrans洞穴中发现的,属于一种名为Paranthropus robustus的早期人类。
研究人员使用最先进的质谱技术部分重建了蛋白质序列,通过提供一些来自非洲的最古老的人类遗传数据,标志着人类进化研究的重大突破。
这项研究突破了我们从古代化石中可以学到的东西的界限,特别是在非洲等地区,古代DNA(aDNA)的保存时间通常限制在2万年左右。曾经被认为无法进行遗传分析的大量古代人类遗骸现在可以产生重要的生物分子数据,这可能会彻底改变我们对早期人类进化的理解。
令人吃惊的
该出版物的合著者、约克大学化学系的博士后研究员Marc Dickinson博士说:“从如此古老的古人类牙釉质和南部非洲地区提取古代氨基酸令人惊讶。这为理解我们在非洲大陆的进化历史开辟了全新的途径。”
该研究揭示的关键见解包括:
1.科学家们第一次能够确定个体Paranthropus robustus标本的生物性别。通过观察特定的蛋白质模式,他们能够分辨出其中两颗牙齿属于男性,并推断出另外两颗牙齿是女性。这种准确确定化石遗骸生物性别的能力是一个关键的进步,因为它最终使我们能够研究人类记录中的性别二态性(由于生物性别导致的大小差异)。这为我们提供了关于这些早期人类亲属如何在群体中生活、迁移和互动的新线索。
2.这项研究还揭示了Paranthropus robustus种群中令人惊讶的遗传差异,这是通过一种名为珐琅蛋白的蛋白质的变异来识别的。这一发现挑战了早期仅基于骨骼形状和大小的观点,并为理解这些古老群体之间复杂的种群动态和关系打开了大门。
原始氨基酸
该研究由哥本哈根大学和开普敦大学等领先机构牵头。约克大学在一个关键步骤中发挥了至关重要的作用:确认研究中检查的蛋白质序列是真正古老的,可以提供对过去的可靠见解。
约克大学的研究人员使用一种称为手性氨基酸分析的技术对牙齿进行了分析,以更好地了解牙齿内部的蛋白质随着时间的推移是如何保存的。该研究的合著者、约克大学化学系的Kirsty Penkman教授说:“通过评估蛋白质分解的程度,我们能够确认牙齿中确实含有不是污染结果的原始氨基酸。”
进化树
Paranthropus robustus是一种已灭绝的人类属,于280万至120万年前在非洲出现和进化。Paranthropus被认为是我们进化树的“分支”,它与非洲的早期人类物种(我们的直系祖先)共存,并可能与它们相互作用。Paranthropus是两足动物,但也表现出上肢对攀爬的适应性和广阔的饮食生态位,依赖于几种植物,可能还依赖于昆虫。
大多数回收的Paranthropus蛋白序列与现代人类非常相似,只有两个地方不同。这表明与人类谱系(我们自己的家族,包括尼安德特人和丹尼索瓦人)有着密切的关系,尽管它们仍然略有不同。然而,样本的极端年龄使得确定更精确的家谱比较所需的所有微妙的蛋白质差异变得具有挑战性。
多样性和变异性
这项研究凸显了技术的巨大潜力和当前的局限性。它展示了古代蛋白质分析如何与研究化石形状携手并进,特别是在DNA很少存活的深时间和具有挑战性的环境中理解人类进化。
该出版物的共同主要作者、哥本哈根大学环球研究所博士后研究员、开普敦大学人类进化研究所(HERI)副研究员Palesa P.Madupe博士补充道:“对古代蛋白质的研究有可能改变我们对数百万年前非洲人类多样性和变异的理解。这项研究应该通过与发现化石的当地利益相关者进行有意义和有影响力的合作来进行。我们很高兴能实现这一目标,并希望在未来看到更多这样的工作。”
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