Material orgânico detectado em fósseis de casca de ovo pode desvendar segredos de dinossauros: WebCuriosos
Como cientista, o trabalho de laboratório às vezes pode ser monótono. Mas em 2017, enquanto era Ph.D. estudante de paleobiologia na Universidade de Bristol, no Reino Unido, ouvi uma exclamação alegre do outro lado da sala.
Kirsty Penkmanchefe do Laboratório de Racemização de Aminoácidos do Nordeste na Universidade de York, tinha acabado de ler os dados impressos nos cromatogramas e estava praticamente pulando.
O instrumento detectou assinaturas reveladoras de antigos aminoácidos em casca de ovo. Os aminoácidos são os blocos de construção que constituem as sequências de proteínas nos organismos vivos.
Mas esta não era apenas uma casca de ovo qualquer; era um fóssil de um titanossauroum dinossauro herbívoro gigante que viveu há cerca de 70 milhões de anos.
Pouco material orgânico sobrevive ao longo de milhões de anos, o que limita a capacidade dos cientistas de estudar a biologia dos organismos extintos em comparação com os modernos, cujas proteínas e DNA podem ser sequenciados. Como sugeria o entusiasmo de Penkman, esses aminoácidos eram extraordinários.
Na verdade, este resultado veio inesperadamente em meio aos esforços da nossa equipe para testar alegações de preservação de proteínas quase intocadas em osso de dinossauro. Eu trouxe vários ossos fósseis para Penkman, mas o resultados sugeridos nenhum aminoácido original foi preservado e que eles foram até mesmo contaminado por micróbios do ambiente em que foram enterrados.
Testar fósseis de casca de ovo nem sequer estava no nosso plano de investigação original.
Fragmentos fósseis órfãos
No entanto, acabei de ver que o meu colega Beatrice DemarchiPenkman e sua equipe detectaram sequências curtas de proteínas em Casca de ovo de pássaro de 3,8 milhões de anos. Eu previ que se as cascas dos ovos dos dinossauros não preservassem nenhuma proteína original, então seus ossos provavelmente também não preservariam nenhuma, e queria ver se esse era o caso. Felizmente, tínhamos uma fonte de casca de ovo de dinossauro.
Por volta de 2000, muitos fragmentos de casca de ovo foram exportados ilegalmente da Argentina para o mercado comercial. Quando criança obcecada por fósseis, ganhei até um fragmento do tamanho de uma moeda de uma loja de minerais dos EUA. Penkman e eu testamos esse fragmento, bem como outro fragmento da loja de presentes de um museu europeu.
Esses fragmentos fósseis ganharam, de certa forma, valor científico porque não pertenciam a nenhuma coleção de museu. Não tivemos que nos preocupar em danificá-los durante a análise. Para nossa surpresa, havíamos nos deparado com uma rara oportunidade de estudar antigos restos orgânicos de um dinossauro.
Aminoácidos na casca do ovo
Impulsionados por esta descoberta inicial, nossos grande equipe internacional analisaram mais cascas de ovos de dinossauros da Argentina, Espanha e China, usando uma ampla variedade de técnicas.
Embora algumas cascas de ovo preservassem aminoácidos muito melhor do que outras, a evidência geral sugeria que estas moléculas eram antigas e originais, possivelmente com idades entre 66 milhões e 86 milhões de anos.
Durante a vida, as proteínas que ajudaram a calcificar a casca do ovo ficaram presas nos cristais minerais. Os aminoácidos restantes que detectámos, no entanto, consistiam em moléculas livres que se tinham separado das suas cadeias proteicas por reacções com água. Detectamos apenas alguns dos aminoácidos mais estáveis. Os menos estáveis estavam ausentes, pois estavam degradados.
Os aminoácidos ainda preservados eram o que os químicos chamam de racêmico. Os aminoácidos podem ocorrer em configurações para canhotos ou destros. Os organismos vivos regulam seus aminoácidos de tal forma que aparecem quase exclusivamente na configuração canhota. Depois que o organismo morre, os aminoácidos podem se converter entre a lateralidade até atingirem 50-50 misturas de ambas as configurações.
Uma mistura 50-50 é conhecida como racêmica e sugere que os aminoácidos se separaram de suas cadeias proteicas. há muito tempo.
Calcita, um arquivo de aminoácidos
Nossos resultados de casca de ovo de dinossauro mostraram uma degradação mais extrema do que a observada em fósseis mais jovens de casca de ovo de pássaro e concha de molusco. Nossos resultados também corresponderam aqueles de experimentos que expõem a casca do ovo ao calor em laboratório, simulando a degradação ao longo de milhares ou milhões de anos.
Os organismos reforçam essas conchas com um tipo de mineral de carbonato de cálcio chamado calcita. Ao contrário do fosfato de cálcio que constitui o osso, a calcite pode actuar como um sistema fechado, aprisionando os produtos das proteínas envolvidas na calcificação à medida que se decompõem, incluindo aminoácidos livres separados das sequências proteicas. Este sistema fechado permitiu-nos observar os aminoácidos nas nossas análises.
Casca de ovo de pássaro está até entre os melhores materiais para encontrar sequências de proteínas preservadas em fósseis, e muito menos aminoácidos livres. A equipe de Demarchi detectou sequências curtas e intactas de aminoácidos ainda ligados em uma cadeia de casca de ovo de ave, pelo menos 6,5 milhões de anos.
Outros pesquisadores alegaram ter encontrado mais antigo aminoácidos, bem como mais extremo e reivindicações menos prováveis de sequências de proteínas preservadas. Mas, nosso estudo utiliza uma gama mais ampla de métodos e relata o melhor sinal para moléculas estáveis em um tecido que agora sabe preserva bem as moléculas.
Nossos aminoácidos de dinossauros podem deter o recorde de material relacionado a proteínas mais antigo já encontrado, para o qual a evidência é muito forte, e a primeira evidência clara de um dinossauro mesozóico.
Usando calcita para olhar para trás no tempo
A sequência genética do DNA que é finalmente expressa em proteínas fornece um código-fonte para organismos que os cientistas podem estudar. Mas se apenas um subconjunto de aminoácidos for preservado no fóssil, é como remover todas as letras de um livro, exceto cinco – pouca análise literária é possível. Então, que mensagens da vida antiga podem persistir nestas cápsulas do tempo de calcita?
Um sinal biologicamente informativo pode envolver isótopos estáveis, que são átomos do mesmo elemento com massas diferentes. Os cientistas podem olhar para razões isotópicas estáveis de carbono, oxigênio ou nitrogênio para aprender sobre sua fonte, como a dieta do animal. Como a calcita da casca do ovo é um sistema fechado, é mais provável que as proporções de isótopos estáveis em seus aminoácidos venham diretamente do dinossauro, em vez de contaminação externa.
Em pesquisas futuras, nossa equipe usará fósseis para pesquisar ainda mais no passado. Outros organismos além dos dinossauros que põem ovos reforçaram seus tecidos com calcita. Por exemplo, artrópodes marinhos chamados trilobitas que viveram há mais de meio bilhão de anos tinham calcita nos olhos.
O estudo de vestígios mais antigos pode ajudar os cientistas a compreender as mudanças moleculares que ocorrem nos fósseis durante longos períodos de tempo. A calcita fóssil, a cápsula do tempo molecular da Terra, pode enviar histórias fracas de vidas longínquas para que os pesquisadores entendam melhor sua biologia.
As cascas de ovos órfãos usadas em nossa análise inicial encontraram um final feliz. Eles finalmente ganharam uma nova casa na Argentina Museu Provincial de Ciências Naturais da Patagôniaum museu de ciências naturais na Patagônia, repatriado para a única província conhecido por produzir esse tipo da estrutura microscópica da casca do ovo.
Evan Thomas SaittaPós-doutorado em Paleontologia, Universidade de Chicago
Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
