Een evolutierevolutie is begonnen nadat wetenschappers genetische informatie hebben geëxtraheerd uit een 1,7 miljoen jaar oude neushoorntand - de grootste en oudste genetische gegevens die ooit zijn vastgelegd.

Onderzoekers identificeerden een bijna complete set eiwitten, een proteoom, in het tandglazuur van de neushoorn en de genetische informatie die is ontdekt is een miljoen jaar ouder dan het oudste DNA dat is gesequenced van een 700, 000 jaar oud paard.

De bevindingen van wetenschappers van de Universiteit van Kopenhagen en St John's College, Universiteit van Cambridge, worden vandaag (11 september) gepubliceerd in Natuur . Ze markeren een doorbraak op het gebied van oude biomoleculaire studies en zouden enkele van de grootste mysteries van de dierlijke en menselijke biologie kunnen oplossen door wetenschappers in staat te stellen de evolutie nauwkeurig te reconstrueren van verder terug in de tijd dan ooit tevoren.

Professor Enrico Cappellini, een specialist in paleoproteomics aan het Globe Institute, Universiteit van Kopenhagen, en eerste auteur op het papier, zei:"Al 20 jaar wordt oud DNA gebruikt om vragen te beantwoorden over de evolutie van uitgestorven soorten, aanpassing en menselijke migratie, maar het heeft beperkingen. Nu hebben we voor het eerst oude genetische informatie teruggevonden die ons in staat stelt om de moleculaire evolutie te reconstrueren tot ver buiten de gebruikelijke tijdslimiet van DNA-behoud.

"Deze nieuwe analyse van oude eiwitten uit tandglazuur zal een spannend nieuw hoofdstuk beginnen in de studie van moleculaire evolutie."

DNA-gegevens die de menselijke evolutie genetisch volgen, beslaan alleen de laatste 400, 000 jaar. Maar de afstammingslijnen die leidden tot de moderne mens en tot de chimpansee - de levende soort die genetisch het dichtst bij de mens staat - vertakt zich ongeveer zes tot zeven miljoen jaar geleden, wat betekent dat wetenschappers momenteel geen genetische informatie hebben voor meer dan 90 procent van het evolutionaire pad dat leidde voor de moderne mens.

Wetenschappers weten ook niet wat de genetische banden zijn tussen ons en uitgestorven soorten zoals Homo erectus - de oudst bekende mensensoort die moderne mensachtige lichaamsverhoudingen had - omdat alles wat momenteel bekend is bijna uitsluitend gebaseerd is op anatomische informatie , geen genetische informatie.

Onderzoekers hebben nu oude eiwitsequencing gebruikt - gebaseerd op baanbrekende technologie genaamd massaspectrometrie - om genetische informatie te halen uit de tand van een 1,77 miljoen jaar oude Stephanorhinus - een uitgestorven neushoorn die tijdens het Pleistoceen in Eurazië leefde. Onderzoekers namen monsters van tandglazuur van het oude fossiel dat werd ontdekt in Dmanisi, Georgië, en gebruikte massaspectrometrie om het oude eiwit te sequensen en genetische informatie op te halen die voorheen onbereikbaar was met behulp van DNA-testen.

Tandglazuur is het hardste materiaal dat bij zoogdieren aanwezig is. In deze studie ontdekten onderzoekers dat de set eiwitten die het bevat langer meegaat dan DNA en genetisch meer informatief is dan collageen, het enige andere eiwit dat tot nu toe is teruggevonden uit fossielen die ouder zijn dan een miljoen jaar.

Professor Jesper V. Olsen, hoofd van de Mass Spectrometry for Quantitative Proteomics Group bij het Novo Nordisk Foundation Centre for Protein Research, Universiteit van Kopenhagen, en co-corresponderende auteur op het papier, zei:"Op massaspectrometrie gebaseerde eiwitsequencing zal ons in staat stellen om betrouwbare en rijke genetische informatie op te halen uit zoogdierfossielen die miljoenen jaren oud zijn, in plaats van slechts duizenden jaren oud. Het is de enige technologie die in staat is om de robuustheid en nauwkeurigheid te bieden die nodig is om de sequentie van kleine hoeveelheden eiwit zo oud te maken."

Professor Cappellini voegde toe:"Tandglazuur is extreem overvloedig en het is ongelooflijk duurzaam, daarom zijn een groot deel van de fossielen uit tanden.

"We hebben een manier gevonden om genetische informatie op te halen die informatiever en ouder is dan welke andere bron dan ook, en het komt uit een bron die overvloedig aanwezig is in de fossielen, dus het potentieel van de toepassing van deze benadering is uitgebreid."

Hoofdauteur van het artikel Professor Eske Willerslev, die functies bekleedt aan het St John's College, Universiteit van Cambridge, en is directeur van The Lundbeck Foundation Centre for GeoGenetics, Wereldbol Instituut, Faculteit der Gezondheids- en Medische Wetenschappen, aan de Universiteit van Kopenhagen, zei:"Dit onderzoek is een game-changer die veel opties opent voor verder evolutionair onderzoek in termen van zowel mensen als zoogdieren. Het zal een revolutie teweegbrengen in de methoden voor het onderzoeken van evolutie op basis van moleculaire markers en het zal een compleet nieuw veld openen van oude biomoleculaire studies."

Deze herschikking van de evolutionaire afstamming van een enkele soort lijkt misschien een kleine aanpassing, maar het identificeren van veranderingen in talloze uitgestorven zoogdieren en mensen zou kunnen leiden tot enorme verschuivingen in ons begrip van de manier waarop de wereld is geëvolueerd.

Het team van wetenschappers implementeert de bevindingen al in hun huidige onderzoek. De ontdekking zou wetenschappers over de hele wereld in staat kunnen stellen de genetische gegevens van oude fossielen te verzamelen en een groter, nauwkeuriger beeld van de evolutie van honderden soorten, waaronder de onze.