Những protein cổ đại đang tiết lộ bí mật của người xưa như thế nào?

Khi nói về việc truy tìm sự sống trong quá khứ, DNA thường được xem như “kho lưu trữ” quý giá nhất. Nhưng DNA không phải lúc nào cũng tồn tại đủ lâu để con người đọc được. Trong nhiều trường hợp, protein lại bền bỉ hơn. Chính điều này đã mở ra một lĩnh vực đặc biệt: paleoproteomics – nghiên cứu protein cổ đại.

Ảnh: heraldo

Protein là những phân tử lớn được tạo nên từ các chuỗi axit amin. Sau khi một sinh vật chết, phần lớn protein dần bị phân hủy, biến đổi hóa học hoặc bị môi trường thay thế. Tuy nhiên, một số protein có cấu trúc bền vững có thể tồn tại trong xương, răng, vỏ sò, tóc, lông, da và nhiều vật liệu khảo cổ khác. Collagen trong xương là một ví dụ nổi bật, thậm chí trong điều kiện lý tưởng có thể được bảo tồn qua hàng triệu năm.

Ảnh: nature

Các nhà khoa học không đơn giản “nhìn” thấy protein cổ đại. Mẫu vật thường được xử lý để tách protein hoặc các mảnh peptide, sau đó đưa vào khối phổ (mass spectrometry). Thiết bị sẽ đo khối lượng của các phân tử và những mảnh phân tử được tạo ra khi chúng bị phân tách. Từ những tín hiệu này, máy tính có thể đối chiếu với cơ sở dữ liệu để nhận diện trình tự protein. Hai phương pháp quan trọng hiện nay là MALDI-TOF và LC–MS/MS.

Điều thú vị là một vài mảnh peptide đôi khi đủ để trả lời những câu hỏi tưởng như không thể. Một mảnh xương không còn hình dạng đặc trưng có thể được xác định thuộc về loài động vật nào. Protein trong cao răng có thể lưu lại dấu vết về thức ăn từng được con người tiêu thụ. Protein trên đồ dệt có thể tiết lộ nguyên liệu từng được sử dụng, chẳng hạn len, lông hoặc tơ. Trong nghiên cứu tiến hóa, các trình tự protein còn có thể giúp xác định quan hệ giữa những loài đã tuyệt chủng.

Ảnh: phys

Đặc biệt, protein cổ đại có thể trở thành công cụ quan trọng khi DNA đã biến mất. Điều đó không có nghĩa protein luôn “tốt hơn” DNA. Chúng cũng bị phân hủy, biến đổi sau khi sinh vật chết và rất dễ bị nhiễm protein hiện đại. Vì vậy, việc chứng minh một tín hiệu thực sự có nguồn gốc cổ đại là một trong những thách thức lớn nhất của ngành.

Có thể hình dung DNA như một cuốn sách cổ bị mục nát, còn protein giống những mảnh giấy rời vẫn còn sót lại trong thư viện. Chúng không kể lại toàn bộ câu chuyện, nhưng đôi khi chỉ một mảnh nhỏ cũng đủ giúp các nhà khoa học nhận ra cuốn sách ấy từng nói về ai, sống như thế nào và thuộc về thế giới nào.

Và có lẽ điều hấp dẫn nhất của paleoproteomics nằm ở đó: quá khứ không hoàn toàn im lặng; đôi khi nó vẫn còn để lại những “dấu vân tay phân tử” cực kỳ nhỏ bé để chúng ta lần theo.

Loài hoa khổng lồ có hình dáng như vương miện từng xuất hiện từ hàng trăm triệu năm trước