Скалистый, ровный и почти без растительности Аваялик, остров недалеко от северной оконечности Лабрадора, Канада, не является идеальным местом отдыха. Тем не менее, его свободная местность изобилует археологическими памятниками, которые предполагают человеческую деятельность и жилище, насчитывающее более 1500 лет.
Почти четыре десятилетия назад экспедиция под руководством Уильяма Фицхью, директора Смитсоновского центра арктических исследований, вернулась из Аваялика с множеством артефактов, обнаруженных в этих доисторических местах.
Среди них были связки усатых, щетинная система фильтрации, обнаруженная в устьях китов Mysticeti. При правильном обращении усатая кость является удивительно гибким материалом - настолько, что некоторые исследователи называют его «природной пластмассой». Коренные народы, среди прочего, вплетали этот гибкий материал в корзины и раздевали его, чтобы сделать лески. В эпоху коммерческого китобойного промысла ремесленники даже включали бы его в корсеты и зонтики.
Однако, изучая эти образцы у Аваялика, Фитцхью и его коллеги не могли быть уверены, что у них есть. Их заблуждение было связано не только с практической целью этих связок усатых: древние народы аваяликов, возможно, использовали их содержимое в качестве плетей или компонентов ловушек, но подробностей о самом веществе было мало.
Несмотря на то, что холод хорошо сохранил материал, характерные узоры ухудшились, а цвета исчезли, из-за чего было почти невозможно определить, к какому виду кита он пришел. В то время Сьюзен Каплан, ныне директор Арктического музея и центра арктических исследований им. Перри-Макмиллана Бодойна, а затем аспирантка из Смитсоновского института, подумала, что у нее есть возможность это выяснить.
Уса - удивительно гибкий материал - настолько, что некоторые исследователи называют его «природным пластиком». Коренные народы, помимо прочего, вплетали этот гибкий материал в корзины и раздевали его, чтобы сделать лески. (Wikimedia Commons / Randall Wade Grant) «Была такая причудливая вещь, называемая электронным сканирующим микроскопом», - говорит Каплан, имея в виду мощный инструмент, недавно появившийся в Смитсоновском институте. Электронно-сканирующая микроскопия, способная воспроизводить увеличенные изображения в наномасштабе, используется для исследования, а иногда и для манипулирования образцами на молекулярном уровне. Стремясь выяснить, может ли это помочь здесь, Каплан получила разрешение на извлечение крошечных кусочков материала из образцов усатых, которые ее коллеги-исследователи привезли обратно. Она осторожно поместила эти крошечные - но не совсем микроскопические - образцы в запечатанные и четко маркированные стеклянные флаконы. Как она вспоминает: «Мой вопрос к людям звучал так:« Можете ли вы определить [виды] усатых на сканирующем микроскопе? »
Оказалось, что они не могли, но подготовка Каплана все же окупилась - это заняло гораздо больше времени, чем ожидалось.
В течение многих лет коллекция образцов Каплана оставалась в кабинете Фицхью, крошечные сувениры из неизведанных историй Аваялика. Вот где они могли бы остаться, если бы Кэролайн Солаззо, молекулярный биолог из Института сохранения музея Смитсоновского института, не подошла к Фицхью с другой возможностью - методом, который мог бы преуспеть в том случае, если электронно-сканирующий микроскоп потерпел неудачу.
Предложенный Solazzo метод известен как пептидная массовая дактилоскопия. Это подход, который включает расщепление белков на более короткие аминокислотные цепи. Если вы знаете, что ищете, вы можете нацелиться на определенный белок, следя за известными молекулярными биомаркерами, которые позволяют вам определить его источник. Помимо всего прочего, это и дешево, и быстро, особенно по сравнению с более традиционным анализом ДНК, который в любом случае был бы практически невозможен, учитывая деградацию древних образцов, таких как те, что были найдены в Лабрадоре. «ДНК - это гораздо более громоздкий процесс», - говорит Фицхью. "Это дорого. Он подвержен загрязнению и тому подобному ».
Baleen - это щетинная система фильтрации, обнаруженная в устьях китов Mysticeti. (Wikimedia Commons / Джон Шелл) Baleen отлично подходит для этого метода, поскольку, как объясняет Solazzo, он «в основном состоит из одного типа белка: альфа-кератина. Это то же семейство белков, что и в волосах, ногтях, рогах, копытах ». В этом свете она подумала, что, возможно, удастся наконец определить образцы, которые Каплан заархивировал задолго до этого.
Как оказалось, Солаззо был прав. В статье, недавно опубликованной в журнале открытого доступа PLOS ONE, она и ее соавторы пишут, что она успешно применила метод снятия отпечатков пальцев к 29 фрагментарным образцам, обнаружив, что подавляющее большинство из них - гренландские киты. Относительно распространенные в арктических и субарктических водах, в том числе у лабрадорского побережья, у гусениц есть поразительно своеобразные линии челюсти, которые напоминают мультяшно кривые улыбки, когда их рты закрыты. Хотя они были сильно выловлены во время золотого века европейского китобойного промысла - и, казалось бы, и в гораздо более далеком прошлом - сегодня они считаются малозаметными.
Успех Solazzo является поразительным достижением, отчасти потому, что он в целом свидетельствует о преимуществах снятия отпечатков пальцев с пептидной массы.
Этот взгляд также поразил Уильяма Чофи, студента PhD, занимающегося вопросами сохранения китов в Университете Дьюка. «Это похоже на отличную технику», - сказал Чиоффи после просмотра статьи. «Если у вас есть образцы, из которых вы не можете получить ДНК, это выглядит как отличный способ получить информацию о видах».
Хотя результаты анализов Солаццо сами по себе являются захватывающими, они могут открыть дверь для еще более важной будущей работы. Как она признает, «[T] он техника разрушительна, хотя нам нужно очень мало» материала. Соответственно, анализ некоторых из артефактов в коллекциях Смитсоновского института может быть сложным, даже если было бы полезно узнать больше о останках животных, включенных в них.
«Существует множество усатых крошечных кусочков или включенных в артефакты (выше: корзина из усатых), которые интересны археологически, но там также содержится много информации об окружающей среде и биологии», - говорит Уильям Фитцхью., (Антропологическое отделение, НМНХ) Показав, что можно идентифицировать виды китов из усатых, Солаззо говорит: «Теперь у нас есть новый инструмент для изучения этих коллекций».
Успех Солаццо, однако, больше, чем подтверждение концепции: как она и ее соавторы отмечают, это может также внести более непосредственный вклад в текущие усилия по сохранению. Помогая нам понять, какие виды китов охотились в данном регионе в определенные моменты прошлого, это могло бы дать нам лучшее понимание того, как популяции менялись с течением времени.
«Мы все еще пытаемся понять, как обе эти популяции - популяция гренландских китов и популяция правильных китов - были уничтожены, когда они были уничтожены, и какова была их первоначальная численность», - говорит Эндрю Дж. Рейд, профессор морская биология у герцога (и советника Чиоффи). «Любое понимание раннего постконтактного европейского китобойного промысла или даже предконтактного китобойного промысла помогает в этом отношении».
Возможно, что еще более важно, усатые могут рассказать другие истории. В своей работе Солаззо и ее соавторы отмечают, что усатые могут эффективно кодировать свидетельства изменения климата и других экологических проблем. В продолжение этого разговора Фитцхью сравнил потенциал материала с потенциалом ледяных кернов, который может помочь нам отслеживать уровни атмосферы, возраст которых исчисляется сотнями тысяч лет.
«Baleen растет и включает экологические подписи по мере роста и замораживает их в baleen», - говорит он. «Когда у вас есть большие гренландские киты, которые, как мы знаем, доживают до пары сотен лет, теперь у нас есть эти великолепные экологические рекорды. Это как архив загрязнения, температуры воды, солености, всего, что мы должны знать об окружающей среде в прошлом ».
Cioffi, также, предположил, что статья была захватывающей, отчасти потому, что она может помочь нам узнать еще больше об этих давно умерших китах и водах, через которые они плавают. «В маленьких кусочках или в составе артефактов много усатых, что интересно археологически, но там также содержится много информации об окружающей среде и биологии», - говорит он. «Это большое маленькое окно в прошлое, так что мы не можем сейчас получить такие биологические данные».
Хотя такие открытия могут прийти вовремя, Фицхью предполагает, что то, что мы уже узнали, говорит о реальном потенциале музеев.
«Когда вы собираете вещи, вы на самом деле не знаете, для чего они нужны», - говорит он. «Если вы собираете вещи только для конкретной потребности, которая у вас есть сейчас, у вас часто нет материалов, которые вам нужны, чтобы разрабатывать новые методы для их изучения или выяснения. Таким образом, это хороший пример того, как старые коллекции в Смитсоновском институте становятся ценными благодаря новым научным методам, разработанным для их изучения и анализа ».
Каплан, между тем, доволен результатами. «Это так приятно видеть работу усатых в печати», - говорит она. Однако после всех этих лет она снова думает об Аваялике. Она даже надеется вскоре вернуться. Нам еще есть чему поучиться у уже имеющихся у нас артефактов, но еще много предстоит открыть.
