研究人員通過分析從一顆有 2000 多萬年歷史的牙齒化石中提取的蛋白質，在了解犀牛進化方面取得了重大突破。通過檢查這些古老的蛋白質序列，科學家發現這種史前犀牛在中始新世至漸新世時期（大約 4100 萬至 2500 萬年前）與犀牛家族的其他成員分離。

這一發現也為犀牛家族的兩個主要分支——板齒犀亞科（Elasmotheriinae）和犀牛亞科（Rhinocerotinae）——何時分離提供了新的見解。證據表明，它們在漸新世（約3400萬至2200萬年前）的分化比以往基于化石的研究結果更晚。

成功恢復和分析牙釉質蛋白標志著分子古生物學的重大飛躍，將已知的進化蛋白保存極限延長到比迄今為止恢復的最古老DNA還要古老的十倍的時間范圍。

約克大學的團隊參與了確認這些蛋白質和氨基酸確實來自古代的工作。他們使用一種名為手性氨基酸分析的技術，對這顆在加拿大北極高地出土的犀牛牙齒進行了分析，以更清楚地了解其中的蛋白質是如何保存下來的。

通過測量蛋白質降解的程度并將其與之前分析的犀牛材料進行比較，他們能夠確認氨基酸是牙齒本身的，而不是后來污染的結果。

古犀牛牙齒。圖片來源：約克大學

約克大學化學系的合著者兼博士后研究員馬克·迪金森博士表示：“這些工具使我們能夠探索越來越久遠的過去，這真是太神奇了。基于我們對古代蛋白質的了解，我們現在可以開始探究地球上古代生命演化的一些引人入勝的新問題。”

犀牛尤其受到關注，因為它現在被列為瀕危物種，因此了解其長期進化歷史，可以讓我們深入了解過去的環境變化和滅絕如何塑造我們今天所看到的多樣性。

迄今為止，科學家們依靠化石的形狀和結構，或者更近一些的古DNA（aDNA）來拼湊早已滅絕物種的進化史。然而，aDNA很少能存活超過100萬年，這限制了其在理解深層進化史方面的應用。

雖然在中新世至晚中新世（大約過去 1000 萬年）的化石中發現了古老的蛋白質，但之前獲取足夠詳細的序列以對進化關系進行穩健重建的途徑僅限于不超過 400 萬年的樣本。

這項發表在《自然》雜志上的新研究大大擴展了這一窗口，證明了蛋白質在適當的條件下能夠在漫長的地質時間尺度上持續存在。

法齊拉·穆尼爾（Fazeelah Munir）在約克大學化學系進行博士研究時，對這顆牙齒進行了分析。她表示：“成功分析如此古老樣本中的古代蛋白質，為全球收藏了如此珍貴化石的科學家提供了全新的視角。這顆重要的化石有助于我們了解遠古時代。”

該化石位于加拿大目前以永久凍土為特征的地區，研究人員表示，牙釉質和化石發現時的相對寒冷的環境對蛋白質的長期保存發揮了重要作用。

牙釉質提供了一個穩定的“支架”，可以保護古老的蛋白質免受地質年代的侵蝕。牙釉質的硬度源于其復雜的礦物質結構，它充當了一道保護屏障，減緩了死亡后蛋白質的分解。

哥本哈根大學地球研究所的恩里科·卡佩里尼教授說：“霍頓隕石坑對于古生物學來說可能是一個真正特殊的地方：它是一個生物分子庫，在漫長的地質時間尺度上保護蛋白質免于腐爛。

“其獨特的環境歷史造就了如此保存完好的古代生物分子遺址，其保存方式類似于某些遺址保存軟組織的方式。這一發現應該會鼓勵世界各地開展更多的古生物學實地考察。”

哥本哈根大學地球研究所博士后研究員瑞安·辛克萊·帕特森補充道：“這一發現將徹底改變我們研究古代生命的方式。”

編譯自/scitechdaily