新しい研究は、恐竜の羽毛が現生の鳥類と同様のタンパク質組成を持っていたことを明らかにし、鳥の羽毛化学の初期の起源がおそらく1億2500万年前であることを示唆しています。 この研究では、羽毛の化石に含まれるアルファタンパク質は化石化の際の熱によって形成された可能性が高く、元々は存在しなかったことが判明した。 (恐竜の羽のアーティストのコンセプト)。
SLAC 国立加速器研究所で生成された強力な X 線により、研究者は羽毛の進化について新たな洞察を得ることができました。
恐竜は今日の鳥類とどのような関係があるのでしょうか? 最近の研究では、この疑問を掘り下げ、数百万年にわたる極度の熱の下での恐竜の羽毛のタンパク質の進化と変化を調べています。
これまでの研究 これは、恐竜の羽毛には現代の鳥類の羽毛よりも硬さを弱めるタンパク質が含まれていたことを示唆している。 今回、ユニバーシティ・カレッジ・コーク（UCC）、エネルギー省SLAC国立加速器研究所のスタンフォードシンクロトロン放射光（SSRL）源、その他の機関の研究者らは、恐竜の羽毛がもともと現生の鳥類と非常によく似たタンパク質組成を持っていたことを発見した。 。 。
この発見は、現在の鳥の羽毛の化学的性質が、これまで考えられていたよりもはるかに古く、おそらく 1 億 2,500 万年前に誕生した可能性があることを意味します。
カリフォルニア大学の古生物学者であり、この新しい研究の筆頭著者であるティファニー・スレーター氏は、「恐竜と鳥類の新たな類似点を発見するのは本当にエキサイティングだ」と語った。 「X線と赤外線を使って、羽毛が恐竜のものであることがわかりました」 シノルニトサウルス 現在の鳥の羽と同じように、ベータタンパク質が豊富に含まれています。 この発見は、恐竜の鳥も現代の鳥と同様に硬い羽毛を持っていたという我々の仮説を裏付けるものである。
問題の核心はプロテインミックスです。 恐竜の羽毛に関するこれまでの実験では、主にアルファケラチンタンパク質が多く、それが羽毛の剛性を低下させることが判明したが、現代の鳥類の羽毛には、飛翔のために羽毛を強化するベータケラチンタンパク質が豊富に含まれている。 しかし、研究者らは、この違いが生きている間の羽毛の本当の化学的性質を反映しているのか、それとも化石化プロセスの結果なのか疑問に思いました。
それを解明するために、スレーター氏とカリフォルニア大学の古生物学者マリア・マクナマラ氏はSSRLの科学者と協力して、1億2500万年前の恐竜の羽毛を分析した。 シノルニトサウルス そして早起き 孔子ソルニス米国からの5,000万年前の羽毛に加えて、彼らは最近その発見を雑誌に発表しました 自然の生態と進化。
古代の羽毛に含まれるタンパク質を明らかにするために、研究者らはその化石をSSRLの強力なX線の前に置き、ベータタンパク質の重要な成分が存在するかどうかを明らかにした。 これは、サンプル中のベータタンパク質がまだ「元の」形のままなのか、それとも時間の経過とともに変化したのか、そしてその変化が化学的にどのように起こったのかを研究者が判断するのに役立った、とSSRLの科学者サム・ウェッブ氏は述べた。
チームはまた、化石が時間の経過とともにさらされる温度をシミュレートする別の実験も実施したとウェッブ氏は語った。 これらの実験は、アルファタンパク質が生きている間に羽毛の一部として存在するのではなく、化石化プロセスの結果として化石中に形成される可能性があることを示しました。
分析の結果、一部の化石羽毛には多くのアルファタンパク質が含まれているが、それらは元々存在したものではなく、時間の経過とともに形成された可能性が高いことが判明した。 それらは化石が極度の高温にさらされることによって形成されました。
「私たちの実験は、この奇妙な化学的不一致が化石化の過程でのタンパク質の分解の結果であることを説明するのに役立ちます」とスレーター氏は語った。 「一部の恐竜の羽毛には元のベータタンパク質の痕跡が残っていますが、他の化石の羽毛には化石化中に形成されたアルファタンパク質が含まれています。」
「天然のタンパク質の構造が時間の経過とともに変化する可能性があるという考えは、古代のバイオマーカーを調べるときに見落とされがちな側面です」とウェッブ氏は言う。 「私たちのX線分光法の結果と、実験的に加熱された羽毛サンプルの追加の実験室測定値を比較することは、私たちの発見を校正するのに役立ちました。」
「明らかに古代の生体分子の痕跡は何百万年も生き残ることができますが、よく保存された化石組織でさえ化石化中に調理され粉砕されているため、化石の記録を文字通り読み取ることはできません」と研究主著者のマリア・マクナマラ氏は述べた。
「私たちは化石化中に何が起こるかを理解し、化石の化学的秘密を解明するための新しいツールを開発中です」とマクナマラ氏は語った。 「これは進化についての刺激的な新しい洞察を私たちに与えてくれるでしょう。」
参考：「角膜ベータタンパク質の維持」 中生代 ティファニー S. スレーターとニコラス B. エドワーズ、サミュエル M. ウェッブ、フーチン・チャン、マリア E. マクナマラ、2023 年 9 月 21 日、 自然の生態と進化。
土井: 10.1038/s41559-023-02177-8
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