A noção existente de que arquiteturas de tecidos moles e proteínas nativas podem ser preservadas ao longo do tempo geológico é controversa, uma vez que os métodos de tal preservação ainda precisam ser investigados e bem definidos. Em um novo estudo, Elizabeth M. Boatman e colegas dos departamentos de Engenharia, Paleontologia, Ciência Biológica, Materiais e Engenharia e a Fonte de Luz Avançada nos EUA, testou mecanismos de reticulação para arquitetura de tecido preservada. Eles usaram dois não enzimáticos, mecanismos estruturais de proteínas, Química e glicação de Fenton para demonstrar suas possíveis contribuições para preservar as estruturas dos vasos sanguíneos recuperadas do osso cortical de tiranossauro Rex ( T. rex ; USNM 555 000, anteriormente MOR 555). Eles demonstraram a endogeneidade (aleatoriedade) dos tecidos dos vasos fósseis e a presença de colágeno tipo I nas camadas mais externas dos vasos usando imagens, difração, espectroscopia e imunohistoquímica.

Eles derivaram dados de estudos de infravermelho com transformada de Fourier síncrotron (SR-FTIR) no T. rex recipientes para analisar seu caráter de reticulação e compará-los com amostras de frango de controle tratadas de forma semelhante com as duas técnicas. Os pesquisadores forneceram análises de microssonda de raios-X do estado químico dos tecidos fósseis para apoiar a preservação de vasos de T. rex , conforme observado usando os métodos de investigação. Boatman et al. propõem que as ligações cruzadas de estabilização de tecido observadas desempenharão um papel importante para preservar tecidos microvasculares adicionais em elementos esqueléticos da era Mesozóica. O trabalho agora está publicado em Relatórios Científicos .

Paleontólogos recuperaram ocos, estruturas semelhantes a vasos flexíveis e transparentes de elementos esqueléticos de vertebrados fósseis, incluindo dinossauros não-aviários, e muitas técnicas aplicadas para identificar suas proteínas endógenas, como colágeno e elastina. Os pesquisadores usaram sequenciamento de espectroscopia de massa para identificar vasos isolados recuperados de dinossauros não aviários para apoiar a presença de proteínas vasculares específicas de vertebrados no passado. Por exemplo, eles documentaram o padrão de banda de 67 nanômetros típico para o colágeno tipo I após a liberação da proteína via desmineralização, seguido por estudos adicionais para verificar a presença de colágeno tipo I em canais vasculares de uma costela de dinossauro saurópode de aproximadamente 190 milhões de anos atrás usando FTIR e análise Raman. Embora as equipes de pesquisa tenham desenvolvido uma variedade de métodos para explicar a preservação inesperada, os testes experimentais dos mecanismos propostos ainda precisam ser conduzidos rotineira e amplamente.

No presente trabalho, Boatman et al. identificou e testou a possível contribuição de um conjunto de experimentos para preservar a arquitetura em forma de vaso do osso compacto de um tiranossauro Rex fóssil. Eles esperam que o trabalho estabeleça uma possível base para estudos adicionais sobre a preservação de tecidos moles recuperados do Mesozóico ou de fósseis mais recentes. As paredes dos vasos sanguíneos dos vertebrados contêm três camadas distintas, incluindo a túnica íntima (mais interna), túnica média e túnica externa (camada mais externa). Devido às suas composições moleculares únicas, os cientistas podem diferenciar os constituintes morfologicamente e quimicamente. Por exemplo, a elastina é uma proteína helicoidal específica para vertebrados que oferece resistência às mudanças de pressão nas paredes vasculares. O colágeno também é específico para vertebrados e constitui uma fração predominante dos vasos sanguíneos para servir como sua base estrutural. Uma vez que a elastina e o colágeno contêm características marcantes identificáveis ​​na estrutura e composição molecular, Boatman et al. propôs estudar as duas proteínas dentro dos navios remanescentes dos dinossauros.

A equipe de pesquisa formulou a hipótese da contribuição dos primeiros processos diagenéticos (físicos e químicos) para a sobrevivência de T. rex microvasculatura de tempo profundo. Para testar isso, Boatman et al. primeiro conduziram a análise SR-FTIR para entender o caráter de reticulação em sua amostra de controle de proteína de colágeno tipo I de frango. Eles induziram ligações cruzadas na proteína usando o reagente de Fenton ou técnicas de glicação catalisada por íons seguidas pelo uso de transmissão SR-FTIR para testar cada tecido. Eles observaram que as ligações cruzadas intramoleculares formadas nos tecidos da galinha eram imaturas devido à sua falta de exposição às vias necessárias para formar ligações cruzadas intermoleculares ou produtos finais de glicação avançada (AGEs).

Para testar o T. rex arquitetura de vasos para proteínas endógenas, os cientistas liberaram três tipos de embarcações de um desmineralizado T. rex osso cortical. Eles então usaram microscopia de luz visível (VLM) para caracterizá-los como:

1. Extenso, redes flexíveis em tons de marrom
2. Estruturas opacas fragmentadas
3. Estruturas semitranslúcidas fragmentadas

Eles acoplaram a espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS) com microscopia eletrônica de varredura (SEM), bem como espectroscopia de fluorescência de raios-X microfocada (µXRF) para confirmar as diferenças observadas nas amostras de tecido de composição variável. A equipe se concentrou nas redes de vasos flexíveis devido à sua semelhança com o tecido ósseo existente, que presumivelmente manteve alteração mínima.

Quando Boatman et al. estudou o maleável T. rex vasos usando SEM, eles observaram estruturas fibrosas em sua superfície externa. As características combinadas eram consistentes com aquelas observadas em vasos existentes liberados do osso cortical e com colágeno fibrilar. A equipe analisou o espectro SR-FTIR de T. rex vasos para detectar as bandas dominantes observadas em tecidos antigos e existentes tratados. Notavelmente, a banda de amida I para o tecido de dinossauro estava localizada em uma estrutura de hélice α predominante consistente com colágeno fibrilar maduro (reticulado). A equipe de pesquisa então conduziu estudos de imunohistoquímica (IHC) para identificar epítopos específicos de proteínas das proteínas estruturais elastina e colágeno tipo I.

Os cientistas criaram anticorpos contra todos os componentes da vasculatura existente para observar a ligação positiva nas paredes dos vasos dos dinossauros. Usando um filtro fluorescente, eles capturaram a localização e distribuição de complexos anticorpo-antígeno (fluorescência verde). A resposta dos navios de dinossauros aos anticorpos de actina apareceu como uma camada fina e uniformemente distribuída. Os anticorpos produzidos contra a proteína muscular tropomiosina apareceram com maior intensidade nas paredes dos vasos. Os vasos de dinossauros também indicaram a presença de anticorpos de colágeno tipo I, embora os anticorpos de elastina tenham apresentado maior intensidade. As duas proteínas foram bons alvos para estudos de fósseis devido à alta conservação evolutiva em certas regiões. Eles não observaram reatividade de vasos de dinossauros a anticorpos contra peptidoglicano bacteriano (indicando que não há contaminação microbiana).

Boatman et al. testado T. rex estruturas de vasos para entender se a reticulação de proteínas estruturais post-mortem aumentou sua resistência à degradação ou alterações diagenéticas. Por esta, eles se concentraram no colágeno fibrilar usando espectros de transmissão SR-FTIR para sugerir reticulação post-mortem durante o processo de preservação da arquitetura do tecido. Essas características espectrais foram registradas anteriormente, mas não discutidas com os primeiros sauropodomorfos e ossos cretáceos do Jurássico. Os cientistas então trataram em massa T. rex tecido com borohidreto de sódio (NaBH ₄ ) para reduzir grupos carbonil em reticulações imaturas e aumentar a intensidade de absorção de carbonil não peptídico. As bandas de absorção de carboidratos no T. rex tecido eram consistentes com AGEs (produtos finais de glicação avançada). Depois do tratamento, os dados sugeriram que T. rex os tecidos possuíam os tipos de reticulação intramolecular e intermolecular.

Quando os cientistas mapearam os elementos no tecido usando µXRF, eles revelaram o ferro (Fe) como o único metal concentrado nos tecidos dos vasos dos dinossauros enquanto registravam o bário (Ba) nos moldes dos vasos semitranslúcidos. Usando microscopia de estrutura próxima à borda de micro-raios X de absorção estendida, eles observaram Fe ³⁺ embutido nas paredes do vaso. Os pesquisadores mostraram a presença de goethita finamente cristalina (α-FeO ​​(OH)); um mineral previamente detectado em tecidos vasculares recuperados de dois espécimes diversos de dinossauros.

Desta maneira, Elizabeth M. Boatman e colegas demonstraram a presença de proteínas endógenas de espécies de vertebrados dentro de estruturas de dinossauros de tecidos moles. Isso incluiu a presença de colágeno tipo I consistente com a vasculatura em vertebrados existentes. Os dados apoiaram um mecanismo de duas etapas que estabilizou as biomoléculas e a arquitetura dos vasos após a morte do organismo, para promover sua preservação dentro dos elementos do esqueleto. The team hypothesized that iron-mediated Fenton and glycation pathways may have contributed to enhanced T. rex tissue longevity of elastin and fibrillar collagen within and around blood vessels. Both processes could be catalyzed by transition metal species such as iron to define the central role of Fe observed in structural protein crosslinking. The formation of iron oxyhydroxide precipitates in the work fully supported this idea.

The data represent the first comprehensive chemical and molecular characterization of vascular tissues recovered from T. rex specimen USNM 555000. The results shed light on the possible processes of fossilization at the molecular level. The researchers envision the demonstrated techniques will contribute to the development of comprehensive mechanisms to consistently retain vascular tissue survival from deep time.

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