Работа открывает новое направление — палеометаболомику, которая дополняет традиционные методы изучения ископаемых. Если раньше ученые в основном опирались на форму костей или фрагменты ДНК, то теперь в фокусе оказались химические «следы жизни», сохранявшиеся внутри костной ткани на протяжении миллионов лет.
Метаболиты играют ключевую роль в организме: они отражают питание, состояние здоровья, болезни и реакцию на окружающую среду. В современной медицине такие молекулы изучают при диагностике заболеваний, но к древним организмам этот подход почти не применялся. Новое исследование показало, что даже в окаменелых костях эти соединения могут сохраняться в удивительно хорошем состоянии.
Ученые из Нью-Йоркского университета предположили, что пористая структура костей и сеть микроскопических сосудов создают своего рода «капсулу времени». По мере формирования костей метаболиты, циркулирующие в крови, могут проникать в микрополости костной ткани. Там они остаются защищёнными от разрушения и сохраняются даже после окаменения.
Чтобы проверить гипотезу, команда сначала использовала масс-спектрометрию на костях современных мышей, обнаружив около 2200 различных метаболитов. Затем те же методы применили к ископаемым останкам грызунов, антилоп, свиней и слонов, найденных в Танзании, Малави и Южной Африке. В итоге ученые выявили тысячи метаболитов, многие из которых совпадают с молекулами у современных животных.
Анализ позволил восстановить детали жизни древних животных. Многие метаболиты в окаменелых костях показывают нормальные процессы организма — обмен аминокислот, углеводов, витаминов и минералов. Некоторые молекулы связаны с эстрогеном, что говорит о том, что среди животных были самки. Другие же метаболиты указывают на болезни и стресс, которые переживали животные при жизни. Так, в костях суслика из Олдувайского ущелья возрастом 1,8 млн лет были обнаружены следы паразита Trypanosoma brucei, вызывающего сонную болезнь. Также удалось определить элементы рациона, например, потребление алоэ, спаржи и других местных растений.
На основе этих данных исследователи реконструировали древние экосистемы и пришли к выводу, что миллионы лет назад эти регионы были в целом теплее и влажнее, чем сегодня. С помощью метаболического анализа удалось определить температуру, количество осадков, состояние почвы и крону деревьев — по сути, воссоздать среду обитания животных.
