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角蛋白和黑色素在130万岁的鸟化石中保存

纪念钟楼,从希尔斯伯勒街上的公共汽车站看。

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北卡罗莱纳州立大学、中国科学院和临沂大学的一项新研究发现了1.3亿年前的犀牛体内保存原始角蛋白和黑素体的证据eoconfuciusornis.标本。该工作扩展了原始分子可能保留的时间表,并证明了区分化石中古代微观结构的能力。

eoconfuciusornis.,乌鸦大小的原始鸟类,在现在在100万年前居住在现在的中国,是最早的鸟类喙和没有牙齿,就像现代鸟类一样。以前的研究认为,这些和其他古老的鸟类和恐龙的羽毛保存了小的圆形结构,被解释为黑色素 - 含有色素的细胞器,与其他颜料一起,给予羽毛它们的颜色。然而,没有额外的证据,不可能证明这些结构不仅仅是在分解和僵化过程中涂有羽毛的微生物。

中国科学院副研究员、一篇描述该研究的论文的通讯作者潘艳红和共同作者玛丽·施韦策(Mary Schweitzer)——北卡罗来纳自然科学博物馆(North Carolina Museum of Natural Sciences)联合聘任的北卡罗来纳州立大学生物学教授——研究了一种鸟类的羽毛eoconfuciusornis.从中国北部的Jehol Biota站点采取的标本,这是为了优异的化石保存而闻名。

“如果这些小体是黑色素,它们应该嵌入角质基质中,因为羽毛含有β-角蛋白,”Schweitzer说。“如果我们找不到角蛋白,那么这些结构可以容易地是微生物,或微生物和黑色素的混合物 - 在任何一种情况下,对恐龙阴影的预测都不准确。”

Pan, Schweitzer和他们的团队使用扫描和透射电子显微镜来获取羽毛表面和内部结构的微观细节。他们还利用免疫金标记技术——将金颗粒附着在与特定蛋白质结合的抗体上,以使它们在电子显微镜下可见——来显示羽毛中的丝状物是角蛋白。

最后,它们以高分辨率映射到这些羽毛的铜和硫。硫广泛分布,反映了其在现代羽毛中角蛋白和黑色素分子中的存在。然而,仅在现代黑色素中发现的铜,而不是角蛋白的一部分,在化石黑色素中仅观察到。这些发现都支持黑色素的身份,并表明在分解和渗透过程中没有混合或浸出。

“本研究是第一个展示角蛋白和黑素体的证据,使用结构化学和分子方法,”潘说。“这些方法有可能帮助我们理解的 - 在分子水平 - 如何以及为何在这些谱系中演变的方式。”

工作出现在国家科学院的诉讼程序.这项研究得到了美国国家科学基金会(EAR-1344198)、戴维和露西尔·帕卡德基金会以及中国国家自然科学基金的部分支持。北卡罗来纳州立大学的郑文霞、Elena Schroeter和Alison Moyer(现就职于Drexel大学)、中国科学院的Zhou Zhonghe、Jingmai K. O ' connor和Wang Min,以及临沂大学的Zheng Xiaoting和Wang Xiaoli都对这项工作做出了贡献。

皮克-

编辑的注释:纸上的摘要跟随

“早期白垩纪鸟羽毛角蛋白和黑色素的分子证据eoconfuciusornis“

迪伊:10.1073 / PNAS.1617168113

作者潘艳红,周忠和,Jingmai K. O 'Connor, Wang Min,中国科学院;Mary Schweitzer, Zheng Wenxia and Elena Schroeter,北卡州立大学;艾莉森·莫耶(Alison Moyer),北卡罗来纳州立大学(NC State)和德雷克塞尔大学(Drexel University);郑晓婷,王小丽,临沂大学
发表:在国家科学院的诉讼程序

抽象的
与非禽恐龙和早期鸟类的羽毛相关的微生物首先被鉴定为细菌,但已被重新诠释为黑色素。虽然现代羽毛中的黑色素始终被角膜素包围并嵌入角蛋白,但先前尚未证明在化石中嵌入角蛋白中嵌入角蛋白的黑色素的保存。在这里,我们提供微生物的多种独立分子分析,以及从基础鸟类新标本的羽毛中回收的相关基质eoconfuciusornis.从中国早期的白垩纪jehol生物群。我们的工作代表了来自早期白垩纪(〜130 mA)鸟类的禽β-角蛋白的最古老的超微结构和免疫识别。此外,首次,通过将抗体 - 抗原复合物定位于特异性化石超微结构,我们首次应用免疫蛋白质以在高分辨率下鉴定蛋白质表位。围绕电子不透明的微生物的基质中原始角蛋白酶的保留支持它们作为黑色素的作用,并增加了与微生物体区分黑色素的标准。我们的工作在古代化石中保存的通常不稳定组织内进行了新的光线。

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