Proteiner giver DNA tæsk – ser rekordlangt tilbage i tiden
Med proteiner kan forskere nu se 3,8 millioner år tilbage i tiden og slår dermed den tidligere DNA-verdensrekord med flere længder. Metoden lader os potentielt se tilbage til dinosaurernes tid, mener forsker bag.
Wonderwerk hulen Sydafrika Nord-Kapprovinsen udgravning arkæologi palæontologi proteiner

Proteinanalyserne er lavet på æggeskaller fra berømte arkæologiske udgravninger - bl.a. Wonderwerk-hulen i Sydafrika, som ses på billedet her. (Foto: Michael Chazan)

Hvor langt kan vi mennesker egentlig se tilbage i tiden? For bare 3 år siden lød rekorden på 70.000 år. Det var indtil DNA-forskere i 2013 kortlagde arvemassen for en 700.000 år gammel hest.

Nu er verdensrekorden slået igen – betragteligt, vel at mærke. Denne gang er det bare ikke DNA, der har slået rekorden, men derimod DNAs fætter, proteiner.

Ide hjemsøgte forsker i 21 år

Læs meget mere om proteinanalyse, og hvordan Matthew Collin måtte knokle i to årtier (!), før han nåede frem til de opsigtsvækkende resultater, som her er beskrevet, i artiklen 'Proteinanalyse: Lys idé hjemsøgte forsker i to årtier'.

En gruppe forskere har fundet nøglen til at ’låse op’ for 3,8 millioner år gamle proteinsekvenser, og nøglen – en ny proteinanalysemetode – vil ifølge hovedforfatteren fremover gøre muligt at kigge op mod 40 millioner år tilbage i tiden. Måske vil det med det rigtige materiale endda kunne lade sig gøre at kigge tilbage til dinosaurernes tid, mener han.

»Det her er det mest spændende studie, jeg nogensinde har publiceret,« lyder det fra professor professor i biomolekylær arkæologi Matthew Collins, som i mange år har arbejdet ved University of York, men snart flytter til Københavns Universitet.

Fortidsmennesker elskede æggeskaller

Det er forskere fra Københavns Universitet, University of York og University of Sheffield, der har fundet de ekstremt gamle proteinsekvenser i æggeskaller, som er hentet fra diverse arkæologiske udgravninger i Afrika. Alle er berømte udgravninger - heriblandt Wonderwerk-hulen i Nord-Kapprovinsen i Sydafrika og Olduvai Gorge i Tanzania – hvor skallerne fra strudseæg ofte findes i meget store mængder.

Protein og DNA

Egentlig er proteiner og DNA to sider af samme sag, idet DNA’et koder for, hvilke proteiner skal komme til udtryk i cellerne.

Både proteiner og DNA nedbrydes over tid; forskellen er, at DNA-kæder falder fra hinanden 10 gange hurtigere end proteiner.

Fortidens mennesker brugte blandt andet skallerne til at lave kunst og smykker eller til at fragte vand. Skallerne er meget velegnede til denne type studie, fordi de er tykke, slidstærke og overlever under mange forskellige miljømæssige betingelser.

»Vi har i mange år vidst, at proteiner kan give os flere ledetråde til fortiden, men når vi kiggede på nedbrydningen af proteiner i æggeskaller, gav det os uventede resultater sammenlignet med andet fossilt materiale, og indtil nu har vi ikke rigtig vidst hvorfor,« fortæller Matthew Collins.

Olduvai Gorge arkæologisk udgravning strudseæg æggeskaller

Olduvai Gorge i Tanzania er en skattekiste for arkæologer og en af de vigtigste palæoantropologiske sites i verden. (Foto: Manuel Domínguez-Rodrigo)

Kollega: Fremragende og banebrydende studie

Fossile proteiners potentiale

Forskerne bag det nye studie mener, at man fremover med fossile proteiner vil kunne kaste nyt lys over, hvordan mennesker og dyr levede og interagerede i fortiden, hvordan nogle arter uddøde, og hvorfor andre fortsatte deres evolution og stadig lever i bedste velgående i dag.

Resultaterne giver også arkæologer mulighed for at være mere præcise i deres udvælgelse af, hvilke fossiler de undersøger til dybere analyser.

Studiet, som netop er publiceret i open access-tidsskriftet eLife, møder flotte ord fra en anden forsker, professor Mike Richards, som ikke har været involveret, men kender til indholdet. Mike Richards forsker selv i menneskets evolution og ser store muligheder for, at metoden en dag skal vise sig brugbar for hans egen og andres forskning.

»Det er et fremragende og banebrydende studie. Det viser, at proteiner kan overleve i ekstremt gamle prøver og giver samtidig en meget plausibel forklaring på, hvordan det er muligt,« skriver han i en mail til Videnskab.dk.

»Det her vil være det studie, som alle andre fremover kommer til at referere til, når de bruger de samme metoder til at ekstrahere og sekventere gamle proteiner,« fortsætter Mike Richards, som arbejder ved Simon Fraser University.

Proteiner og DNA går hånd i hånd

Proteiner kan ikke give forskerne de samme oplysninger, som DNA kan, og man skal derfor ikke tænke det som et ’enten-eller’, men som et ’både-og’, mener Matthew Collins. Nogle gange vil DNA kunne bibringe information, som proteiner ikke kan, og andre gange vil det være omvendt.

Men med proteinmetoden, som på engelsk hedder ’proteomics’, har vi fået nøglen til at låse op for nogle ældgamle informationer, som under ingen andre omstændigheder ville have set dagens lys.

Mike Richards er enig – vi skal ikke til at kassere DNA-forskningen, men snarere se proteinerne som et kærkomment supplement. Proteinerne er meget mere stabile over tid og har derfor stort potentiale til at give fylogenetiske oplysninger på prøver, hvor DNA-analyse ikke er muligt, forklarer han.

Fylogenetik

Fylogenetikken beskriver organismernes afstamning og samler beslægtede organismer i grupper.

For eksempel har mennesket og chimpansen en fælles stamfader for færre år siden, end mennesket og gorillaen har, og er derfor fylogenetisk tættere beslægtet.

»Proteinsekvenser er ikke helt så informative som DNA-sekvenser og kan kun give os begrænsede oplysninger, men de er imidlertid stadig meget vigtige – og dette er en virkelig spændende ny metode,« skriver han til Videnskab.dk.

En nøgle til fortidens låste døre

Studiet, som har været 21 år undervejs, er for Matthew Collins at se en nøgle til nogle af fortidens døre, som tidligere har været ubehjælpeligt låst for os. Han er, tydeligvis, begejstret for perspektiverne i den nye metode.

»Det får os til at spekulere over, hvilke faktorer der er nødvendige for proteiners overlevelse. I det system, vi har undersøgt, bremses proteinernes nedbrydning, fordi vandmolekylerne kun har haft adgang til proteinmolekylernes overflade - men hvis vi for eksempel kan finde et system helt uden vand, kan vi finde sindssygt gamle proteiner.«

Dinosaur Tyranosaurus Rex flyveøgle

Alle dinosaurer — undtagen fugle — forsvandt ved slutningen af Kridttiden for 65 millioner år siden. (Foto: Shutterstock)

Vi kan blive klogere på menneskets udvikling, på pattedyrenes evolution, og ja, potentielt gå helt tilbage til dinosaurernes tid på Jorden.

»For nylig publicerede vi et studie om neandertalere, hvor der ikke var noget DNA-materiale, og som derfor ikke havde kunnet lade sig gøre uden proteinanalyse, så jeg mener, at det allerede er begyndt at revolutionere forskningen,« siger Matthew Collins.

Læs her mere om, hvordan proteinerne drillede og frustrerede i to årtier, før de til sidst mundede ud i den helt store forløsning.

Det sker