Kirsty Penkman, a capo del laboratorio di racemizzazione degli amminoacidi dell’Università di York, studiando i dati ricavati da questo procedimento, ha
rilevato tracce di antichi aminoacidi nei gusci di uovo di un fossile di un titanosauro, ovvero un dinosauro erbivoro vissuto circa 70 milioni di anni fa.
I risultati delle analisi dei fossili di gusci di uovo
Gli amminoacidi sono gli elementi costitutivi che compongono le sequenze proteiche negli organismi viventi. Non molto materiale organico sopravvive per milioni di anni, il che limita la capacità degli scienziati di studiare la biologia degli organismi estinti rispetto a quelli moderni, le cui proteine e DNA possono essere sequenziati.
Questo risultato è arrivato inaspettatamente durante il duro lavoro di un team di ricercatori volto a testare le affermazioni sulla conservazione delle proteine quasi incontaminate nello scheletro del titanosauro. I risultati ottenuti da altri fossili hanno indicato che non fosse stato conservato alcun amminoacido originale e che fossero addirittura contaminati da microbi provenienti dall’ambiente in cui erano stati rinvenuti.
Testare i fossili di gusci di uovo non rientrava nemmeno nel progetto di ricerca originale.
Beatrice Demarchi, Penkman e il loro team hanno rintracciato brevi sequenze proteiche nel guscio d’uovo di un titanosauro di 3,8 milioni di anni. Se i gusci di uovo di dinosauro non conservavano alcuna proteina originale, allora probabilmente neanche le loro ossa ne avrebbero conservata alcuna, e gli scienziati hanno voluto verificare che fosse così. Fortunatamente,il team aveva una fonte di gusci di uovo di dinosauro.
Spinto da questa scoperta iniziale, il team internazionale ha analizzato più gusci di uovo di dinosauro provenienti da Argentina, Spagna e Cina, utilizzando un’ampia varietà di tecniche. Sebbene alcuni di essi conservassero gli amminoacidi molto meglio di altri, le prove nel complesso hanno indicato che queste molecole fossero antiche e originali, con un’età compresa tra 66 e 86 milioni di anni.
Lo studio scientifico delle sequenze proteiche dei fossili
Durante la vita, le proteine che hanno contribuito a calcificare i gusci di uovo sono rimaste intrappolate nei cristalli minerali. Gli amminoacidi rimanenti che sono stati rilevati invece, erano costituiti da molecole libere che si erano staccate dalle loro catene proteiche mediante reazioni con l’acqua. Gli studiosi hanno individuato solo alcuni degli amminoacidi più stabili. Quelli meno stabili erano assenti, poiché si erano degradati.
Gli amminoacidi ancora conservati sono quelli che i chimici chiamano racemi. Gli amminoacidi possono presentarsi in configurazioni mancine o destrorse. Gli organismi viventi regolano i loro amminoacidi in modo tale che appaiano quasi esclusivamente nella configurazione mancini. Dopo la morte dell’organismo, gli amminoacidi possono convertirsi tra le mani fino a raggiungere 50-50 miscele di entrambe le configurazioni.
Una miscela 50-50 è nota come racemica e suggerisce che gli aminoacidi si siano separati dalle loro catene proteiche molto tempo fa.
I risultati sui gusci di uovo di dinosauro hanno mostrato un degrado più estremo di quello osservato nei fossili più giovani di gusci di uovo di uccelli e gusci di molluschi. Le evidenze così ottenute corrispondono anche a quelli di esperimenti che espongono i gusci di uovo al calore in laboratorio, simulando il degrado nel corso di migliaia o milioni di anni.
Gli organismi rinforzano questi gusci con un tipo di minerale di carbonato di calcio chiamato calcite. A differenza del fosfato di calcio che costituisce l’osso, la calcite può agire come un sistema chiuso intrappolando i prodotti delle proteine coinvolte nella calcificazione mentre si degradano, compresi gli amminoacidi liberi separati dalle sequenze proteiche. Questo sistema chiuso ci ha permesso di studiare gli aminoacidi.
Il guscio di uovo degli uccelli è addirittura uno dei migliori materiali per trovare sequenze proteiche conservate nei fossili, per non parlare degli amminoacidi liberi. Il team di Demarchi ha rilevato brevi sequenze intatte di amminoacidi ancora legati in una catena proveniente dal guscio d’uovo di un uccello risalente ad almeno 6,5 milioni di anni fa.
Altri ricercatori hanno affermato di aver trovato amminoacidi più antichi, nonché affermazioni più estreme e meno probabili di sequenze proteiche preservate. Ma il nuovo studio ha sfruttato una gamma più ampia di metodi e riporta il miglior segnale per le molecole stabili in un tessuto che le ha ben preservate.
Questi amminoacidi potrebbero detenere il record per il materiale più antico correlato alle proteine mai trovato, per il quale le prove sono molto forti e la prima prova chiara di un dinosauro del mesozoico.
La sequenza genetica nel DNA che viene infine espressa nelle proteine fornisce un codice sorgente per gli organismi che gli scienziati possono studiare. Ma se nel fossile è conservato solo un sottoinsieme di amminoacidi, è come rimuovere tutte le lettere da un libro tranne cinque: l’analisi letteraria è possibile. Quindi, quali messaggi della vita antica potrebbero persistere in queste capsule del tempo di calcite?
Un segnale biologicamente informativo potrebbe coinvolgere isotopi stabili, che sono atomi dello stesso elemento con masse diverse. Gli scienziati possono esaminare i rapporti isotopici stabili di carbonio, ossigeno o azoto per conoscere la loro fonte, ad esempio la dieta dell’animale. Poiché la calcite dei guscio di uovo è un sistema chiuso, è più probabile che i rapporti isotopici stabili nei loro amminoacidi provengano direttamente dal dinosauro, piuttosto che da una contaminazione esterna.
Conclusioni
Nelle ricerche future, il team utilizzerà i fossili di gusci di uovo per effettuare ricerche che permettano di andare ancora più indietro nel tempo. Organismi diversi dai dinosauri che deponevano uova rinforzavano i loro tessuti con calcite. Ad esempio, gli artropodi marini chiamati trilobiti vissuti più di mezzo miliardo di anni fa avevano calcite nei loro occhi.
Lo studio dei resti più antichi potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere i cambiamenti molecolari che avvengono nei fossili nel corso di lunghi periodi di tempo. La calcite fossile, la capsula del tempo molecolare della Terra, potrebbe inviare vaghi racconti di vite lontane ai ricercatori per comprenderne meglio la biologia.
I gusci di uovo utilizzati nell’ analisi iniziale hanno trovato un lieto fine e ora sono conservati presso il Museo Provincial Patagonico de Ciencias Naturales dell’Argentina, un museo di scienze naturali in Patagonia.
