Анализ крови давно стал для медицины чем-то вроде навигатора: по нему можно судить о работе органов, обмене веществ и общем состоянии организма. Обычно врачи смотрят на крупные молекулы — холестерин, липиды, белки. Это метаболический профиль, полезный, но довольно общий.
Есть и более «тонкий» уровень — метаболомика. Она изучает метаболиты, крошечные молекулы, которые остаются после химических реакций в клетках. Эти следы отражают не только здоровье, но и образ жизни, питание и условия среды.
Казалось бы, такой анализ возможен только для живых существ. Но сегодня он работает даже с теми, кто исчез миллионы лет назад. Новый подход получил название палеометаболомика — изучение метаболитов в ископаемых костях и зубах.
Все дело в том, как формируется кость. Сначала специальные клетки создают мягкую коллагеновую матрицу, затем она минерализуется и превращается в прочную, но пористую структуру. В этот момент мельчайшие молекулы из крови проникают внутрь и оказываются буквально запечатанными в минеральной решетке. Пространства там настолько малы, что бактерии и грибы не всегда могут до них добраться даже за миллион лет. А микроскопические следы воды помогают этим молекулам сохраниться.
Благодаря этому в ископаемых костях остаются биохимические следы жизни. Их уже нашли в грызунах из ущелья Олдувай в Танзании возрастом около 1,8 млн лет, в зубах слонов из Малави возрастом 2,4 млн лет и в кости антилопы из Южной Африки возрастом около 3 млн лет. В тех же местах обнаружены останки древних родственников человека — австралопитеков, параантропов и ранних представителей рода Homo.
Чтобы извлечь метаболиты, кусочек кости размером с горошину растворяют в слабой кислоте, затем отделяют крупные молекулы и анализируют оставшуюся смесь с помощью масс-спектрометра. Прибор измеряет массу соединений и позволяет сопоставить их с известными веществами.
Часть этих молекул — эндогенные, они отражают внутреннее состояние организма. Но особенно ценны экзогенные — те, что пришли из пищи. Растения тоже имеют собственный метаболизм, и их химические сигналы попадают в кровь животных, а затем фиксируются в костях. По ним можно восстановить не только рацион, но и тип растительности, влажность, температуру, кислотность почвы и даже высоту растительного покрова.
Так удалось выяснить, что в Танзании и Южной Африке условия в прошлом были заметно более влажными и теплыми, с большим количеством тени и смешанным тропическим ландшафтом. В Малави климат тоже оказался более влажным, с выраженными сезонами дождей и засух.
Палеометаболомика превращает ископаемые останки в биохимические архивы. Кости и зубы перестают быть просто твердыми останками — они становятся носителями молекулярной памяти о древних экосистемах, где эволюционировал человек.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в окаменелостях возрастом 443 млн лет обнаружили глаза ранних позвоночных.
