Proteína de casi cuatro millones de años

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El patrón de reacciones químicas que descomponen las moléculas que forman nuestro cuerpo sigue siendo bastante misterioso. Los arqueólogos y geólogos esperan que los organismos muertos (o artefactos hechos de ellos) podría no decaer por completo, dejando tras de pistas sobre sus vidas. Sabemos que algunas moléculas son más resistentes que otros; por ejemplo, las grasas son resistentes y sobreviven durante mucho tiempo mientras que el ADN se degrada muy rápidamente. Las proteínas, que están hechas de cadenas de moléculas de aminoácidos, son generalmente más resistentes que el ADN. Teniendo en cuenta que la secuencia de aminoácidos de una proteína refleja la secuencia de ADN que lo codifica, las proteínas en los fósiles pueden ayudar a los investigadores reconstruir cómo los organismos extintos están relacionados en los casos en que el ADN no puede ser recuperado.

El tiempo, la temperatura, el entorno del entierro y la química del fósil influyen en la rapidez del deterioro de las proteínas; sin embargo, no está claro cuáles son los mecanismos más lentos de deterioro de manera que las secuencias de proteína total se puedan preservar e identificaron después de millones de años. Es difícil saber dónde buscar estas antiguas secuencias.

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En la matriz de avestruces, varias proteínas son causantes del montaje de los minerales que componen la cáscara de sus huevos. Estas proteínas se atrapan fuertemente dentro de los cristales minerales en sí. En esta situación, las proteínas potencialmente se pueden conservar con el tiempo geológico.

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Las proteínas persisten más tiempo en los fósiles que el ADN, pero la longevidad, los mecanismos de supervivencia y sustratos son puestos en duda. Hasta ahora, el análisis de ADN procedente de sedimentos congelados ha sido capaz de llegar hasta los 700.000 años (0,7 Ma) de antigüedad, pero la evolución humana ha dejado la mayor parte de sus huellas en África que pagan un importante peaje a las altas temperaturas en la preservación del ADN.

En un estudio de investigación publicado en eLife, cuyo investigador principal es Matthew J Collins, y firmado en primer lugar por Beatrice Demarchi, ambos del BioArCh, Departmeno de Arqueología de la Universidad de York imagen1del Reino Unido, en el que han colaborado 38 autores de 8 países, incluyendo el español Manuel Domínguez-Rodrigo, del Departamento de Prehistoria de la Universidad Complutense de Madrid, han demostrado el papel de la unión mineral de las proteínas en la cáscara de huevo de avestruz (Struthionidae) en la preservación de la secuencia proteica, en los yacimientos paleontológicos de Laetoli (3,8 Ma) y Olduvai Gorge (1,3 Ma) en Tanzania.

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Mediante el seguimiento de la diagénesis proteína en el tiempo los científicos encontraron patrones consistentes de conservación, lo que demuestra la autenticidad de la supervivencia de las secuencias. Simulaciones de dinámica molecular de struthiocalcin-1 y -2, proteínas intra-minerales de la cáscara de huevos de las avestruz (Struthio camelos) muy antiguas, muy comunes en África, revelan que dominios distintos se unen a la superficie del mineral. Es el dominio con la energía de enlace más fuerte a la superficie de calcita el que se conserva de forma selectiva.

Cálculos de edad térmica demuestran que los péptidos de Laetoli y Olduvai son 50 veces más viejos que cualquier secuencia previamente autenticada (equivalente a ~ 16 Ma a 10 °C constantes).

En general, parece que los biominerales son una excelente fuente de secuencias de proteínas antiguas, porque la supervivencia de minerales asegura la unión. Se necesita ahora un estudio sistemático de biominerales fósiles de diferentes ambientes para evaluar si estas biomoléculas tienen el potencial de actuar como códigos de barras para la interpretación de la evolución de los organismos.

Beatrice Demarchi et al. Protein sequences bound to mineral surfaces persist into deep time. eLife 2016;5:e17092.
DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.17092
https://elifesciences.org/content/5/e17092