DNA memiliki tanggal kedaluwarsa. Tetapi protein mengungkapkan rahasia tentang leluhur kuno kita, kita tidak pernah berpikir mungkin.
Saat makhluk mati, DNA -nya mulai rusak. Setengahnya menurunkan setiap 521 tahun rata -rata. Dengan sekitar 6,8 juta tahun, bahkan dalam kondisi pelestarian yang ideal di lingkungan yang dingin dan stabil, setiap jejak yang bermakna hilang.
Itu adalah tantangan besar ketika mencoba memahami sejarah evolusi kita lebih dalam: primata berkaki dua muncul 7 juta tahun yang lalu di Afrika, dan genus kita muncul sekitar 2,6 juta tahun yang lalu. Tetapi DNA memecah cepat di tempat -tempat leluhur jauh kita berkeliaran. Akibatnya, banyak adaptasi utama yang membuat kita berkencan secara unik pada periode di mana DNA kuno tidak dapat dipahami.
Tetapi teknik baru memungkinkan kita untuk mengintip lebih jauh dari tanggal kedaluwarsa DNA di Afrika, untuk menjawab pertanyaan lama tentang leluhur kita. Disebut paleoproteomics, ini adalah studi tentang protein kuno, yang bertahan lebih lama dari DNA.
“Protein adalah biomolekul berumur panjang yang mampu bertahan selama jutaan tahun,” Christina Warinnerseorang arkeolog biomolekul di Universitas Harvard, dan rekannya menulis dalam a Kertas 2022. DNA mengkodekan instruksi untuk membuat asam amino, yang bergabung dalam string panjang untuk membuat protein. Karena protein berantakan lebih lambat daripada DNA, mereka menjadi sumber yang sangat berharga untuk memahami evolusi manusia.
Arkeolog dan revolusi DNA
Minat arkeolog pada DNA kuno telah meroket sejak 2010, ketika para peneliti menerbitkan draft Genom Neanderthalmengkonfirmasi bahwa Neanderthal yang dikawinkan dengan leluhur banyak manusia modern. Sejak itu, teknik ini telah digunakan untuk menjawab sejumlah pertanyaan arkeologis, seperti saat Amerika Dan Australia diselesaikan, kapan Pertanian ditemukandan bagaimana bahasa dan budaya mungkin telah menyebar.
Tetapi ada kelemahan utama untuk hanya mengandalkan DNA kuno. Meskipun teknik untuk mengekstraksi DNA dari tulang yang sangat tua telah maju secara signifikan selama bertahun -tahun, DNA dipecah menjadi fragmen yang lebih kecil selama ribuan tahun karena efek sinar matahari, panas dan kelembaban. Akibatnya, analisis DNA dari tulang dan gigi kerabat kuno kita memiliki batas waktu yang mencegah kita belajar tentang evolusi kita yang lebih jauh melalui teknik ini.
Terkait: DNA manusia tertua mengungkapkan cabang kemanusiaan yang misterius
Itu masalah yang bahkan lebih besar di Afrika, di mana sebagian besar evolusi manusia terjadi.
“Afrika adalah pusat masa lalu evolusi kita, dan kita tidak memiliki DNA kuno di Afrika di luar skala Mungkin 20.000 tahun Pada titik ini, ” Adam Van Arsdaleseorang antropolog biologis di Wellesley College, mengatakan kepada Live Science. Mengetahui apa yang terjadi secara biologis dengan leluhur jauh kita jutaan tahun yang lalu di inti Afrika akan mengubah pemahaman kita tentang evolusi manusia, kata Van Arsdale.
Ledakan Analisis Protein
Protein adalah target yang menarik bagi para antropolog karena mereka bisa hidup lebih lama bahkan DNA tertua. Mereka memiliki lebih sedikit atom, lebih sedikit ikatan kimia, dan struktur yang lebih kompak, yang berarti mereka kurang rapuh daripada DNA, menurut Warriner dan rekannya.
Itu proteome kuno pertama -Sekelompok protein yang diekspresikan dalam sel, jaringan atau organisme-diekstraksi dari tulang raksasa berbulu berusia 43.000 tahun dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada 2012. Pada 2019, para peneliti mengumumkan Proteome mamalia tertua Untuk saat ini: dari gigi berusia 1,9 juta tahun dari kerabat kera yang punah Gigantopithecus. Dan pada tahun 2025, para peneliti berhasil mengekstraksi protein tertua Namun, dari Epiacatheriummakhluk seperti badak yang punah yang hidup di Kutub Utara Kanada lebih dari 21 juta tahun yang lalu.
Saat kami meningkatkan metode untuk mengidentifikasi protein, para antropolog mulai menggunakan metode ini untuk menjawab pertanyaan tentang evolusi manusia.
Di sebuah Studi 2020 diterbitkan di jurnal Alampeneliti menganalisis protein dalam enamel gigi Pendahulu homokerabat manusia yang punah yang hidup di Eropa 800.000 tahun yang lalu. Mereka menemukan itu H. pendahulunya 'protein S berbeda dari H. sapiensNeanderthal dan Denisovans, menjadikan mereka cabang terpisah dari pohon evolusi kita daripada leluhur langsung kita.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan pada bulan April di jurnal Sainsanalisis proteomik juga digunakan untuk mengetahui bahwa a tulang rahang misterius Pertama kali ditemukan di awal 2000 -an di lepas pantai Taiwan terkait dengan Denisovans, sekelompok kerabat manusia yang punah. Sebelum ini, ahli paleoanthropolog tidak tahu apakah orang Denisova telah tinggal di bagian dunia itu. Analisis ini juga menunjukkan bahwa dimungkinkan untuk mengidentifikasi protein yang ditemukan dalam fosil dari daerah yang hangat dan lembab.
Akar Afrika kita
Paleoproteomics mungkin bahkan lebih transformatif untuk menguraikan evolusi kita yang lebih jauh. Dua studi terbaru tentang tulang dan gigi fosil dari Afrika, di mana studi DNA hampir tidak mungkin, menyoroti potensi metode ini.
Yang pertama, diterbitkan pada bulan Mei di jurnal Sainspara arkeolog memulihkan protein kuno dari gigi empat anggota spesies Paranthropus kuatkerabat manusia yang hidup antara 1,8 juta dan 1,2 juta tahun yang lalu. Mereka menunjukkan bahwa dua individu adalah laki -laki dan dua adalah perempuan. Anehnya, para peneliti menemukan bahwa salah satu dari A. Robustus Orang -orang yang dianggap laki -laki sebenarnya adalah perempuan. Ini menunjukkan bahwa beberapa tengkorak yang sebelumnya diklasifikasikan sebagai satu jenis kelamin dari spesies yang diketahui mungkin memiliki kelompok yang tidak dikenal atau spesies yang baru ditemukan.
Dalam studi kedua, diterbitkan pada bulan Februari di Jurnal Sains Afrika Selatanpara peneliti memulihkan proteom dari enamel gigi Australopithecus Africanusseorang kerabat manusia yang tinggal di Afrika Selatan 3,5 juta tahun yang lalu. Meskipun mereka hanya dapat mengidentifikasi Seks Biologis Australopithecinespara peneliti menulis bahwa “ini semua adalah terobosan yang sangat menarik yang siap untuk merevolusi pemahaman kita tentang evolusi manusia.”
Satu pertanyaan analisis ini dapat membantu menjawab adalah apakah pria dan wanita dari leluhur dan kerabat kita berbeda secara dramatis dalam ukuran atau fitur, Rebecca Ackermannseorang antropolog biologis di University of Cape Town, mengatakan kepada Live Science. Misalnya, analisis protein dan jenis kelamin dapat mengungkapkan bahwa beberapa tulang yang sebelumnya ditafsirkan sebagai laki -laki dan betina dari spesies yang sama sebenarnya adalah individu dari jenis kelamin yang sama, tetapi dari garis keturunan yang berbeda.
Namun, sejauh ini, para ilmuwan telah berhasil menganalisis protein dari hanya sejumlah kecil leluhur manusia kuno. Tapi sementara manusia modern memiliki lebih dari 100.000 protein Dalam tubuh mereka, “proteome” enamel kecil; Ini terdiri dari hanya lima protein utama yang terkait dengan pembentukan enamel. Namun, variasi dalam urutan protein bisa cukup untuk membedakan antara organisme terkait.
Perbatasan masa depan
Analisis perbedaan dalam protein tersebut kemungkinan tidak memberikan resolusi yang cukup untuk menjawab pertanyaan kunci, seperti bagaimana leluhur dan kerabat manusia kuno terkait, kata Ackermann. Misalnya, jutaan tahun yang lalu di Afrika Timur, beberapa primata berkaki dua Spesies yang tumpang tindih dalam waktutetapi apakah mereka bisa kawin silang dan menciptakan hibrida subur tidak jelas dari tulang mereka saja.
Terkait: DNA tertua di dunia mengungkapkan rahasia ekosistem Arktik yang hilang dari 2 juta tahun yang lalu
Bisakah protein kuno pada akhirnya membantu menjawab pertanyaan itu?
Ackermann sangat optimis bahwa teknologi akan cukup maju untuk paleoproteomics untuk mengklarifikasi hubungan evolusi di antara kelompok -kelompok terkait erat.
“Apakah kita bisa mengatakan lebih banyak tentang hibridisasi adalah pertanyaan yang bagus,” katanya.
Meski begitu, proteom tulang dan enamel mungkin tidak pernah cukup rinci untuk membedakan individu yang terkait erat dengan cara yang sama seperti genom, tambah Ackermann.
Tetapi ada teknik kebetulan akan cukup meningkat bagi para ilmuwan untuk mengekstraksi protein dari jaringan yang berusia jutaan tahun, Ackermann menambahkan.
Sebagian besar protein yang dibuat oleh manusia, termasuk yang merupakan bagian dari “proteome gelap,” belum dianalisis, yang berarti kita tidak tahu apa yang mereka lakukan, tulis Warriner dan rekannya.
“20 tahun ke depan pasti akan memiliki banyak kejutan saat kami mulai menerapkan kekuatan analitik ini untuk menjawab pertanyaan lama tentang masa lalu dan berinovasi solusi baru untuk masalah lama,” tulis mereka.
