Анхиорнис был маленьким пернатым четырехкрытым динозавром, который жил на территории нынешнего Китая около 160 миллионов лет назад – почти за 10 миллионов лет до археоптерикса, первой признанной птицы. Группа исследователей из Нанкинского института геологии и палеонтологии, Университета штата Северная Каролина и Университета Южной Каролины проанализировала перья Anchiornis, чтобы увидеть, как они на молекулярном уровне отличаются от перьев молодых ископаемых птиц и современных птиц.
«Перья современных птиц состоят в основном из бета-кератина (?-кератин), белок также содержится в коже, когтях и клювах рептилий и птиц.
Перья отличаются от этих других ?-кератинсодержащие ткани, потому что белок пера модифицируется таким образом, что делает их более гибкими », – говорит Мэри Швейцер, профессор биологических наук штата Северная Каролина с совместным приемом в Музее естественных наук Северной Каролины и соавтором статьи. описание исследования.
"В какой-то момент эволюции перьев одно из ?-кератиновые гены подверглись делеции, в результате чего полученный белок стал немного меньше. Это удаление изменило биофизику пера на нечто более гибкое – требование для полета. Если мы сможем точно определить, когда и в каких организмах произошло это удаление, мы сможем лучше понять, когда эволюционировал полет во время перехода от динозавров к птицам."
Исследователи во главе с Яньхонг Паном, приглашенным исследователем из Нанкинского института, изучили окаменелые перья Анчиорниса, используя электронную микроскопию высокого разрешения, а также различные химические и иммунологические методы для определения молекулярного состава перьев. То же самое они сделали с другими перьями мезозойской и кайнозойской эпох, а также с другими перьями ?-кератиновые ткани, которые, как ожидается, не покажут эту делецию, затем сравнили результаты с перьями и тканями современных птиц.
Они обнаружили, что перья анхиорниса состояли из обоих ?-кератины и альфа-кератины (?-кератины), белок есть у всех наземных позвоночных, включая млекопитающих. Это было удивительно, потому что ?-кератин присутствует только в небольших количествах в современных перьях. Помимо совместной экспрессии обоих белков кератина, перья Anchiornis уже подверглись процессу делеции, которое отличает перья от других тканей.
«Молекулярные часы, которые ученые используют в качестве эталонов для эволюционной и генетической дивергенции, предсказывают, что делеция и, следовательно, функциональные маховые перья возникли около 145 миллионов лет назад», – говорит Швейцер. "Anchiornis на миллионы лет старше, но имеет укороченную форму белка. Эта работа показывает, что мы можем использовать данные молекулярных окаменелостей для определения корней молекулярных часов и повышения их точности – мы можем начать определять время для генетических событий в переходе от динозавра к птице через отсутствие или присутствие этих двух кератинов. Эти данные также дают нам больше информации о том, как перья эволюционировали, чтобы позволить летать."
Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences. Пан – ведущий автор.
Венся Чжэн и Елена Шретер из штата Северная Каролина и Роджер Сойер из Университета Южной Каролины также внесли свой вклад в работу, которая частично была поддержана Национальным научным фондом и Фондом Паккарда.