En evolutionsrevolution har börjat efter att forskare extraherat genetisk information från en 1,7 miljoner år gammal noshörningstand – den största och äldsta genetiska data som någonsin registrerats.

Forskare identifierade en nästan komplett uppsättning proteiner, ett proteom, i noshörningens tandemalj och den genetiska informationen som upptäckts är en miljon år äldre än det äldsta DNA som sekvenserats från en 700, 000-årig häst.

Resultaten av forskare från Köpenhamns universitet och St John's College, Universitetet i Cambridge, publiceras idag (11 september) i Natur . De markerar ett genombrott inom området forntida biomolekylära studier och skulle kunna lösa några av de största mysterierna inom djur- och människans biologi genom att tillåta forskare att korrekt rekonstruera evolutionen från längre tillbaka i tiden än någonsin tidigare.

Professor Enrico Cappellini, en specialist i paleoproteomik vid Globe Institute, Köpenhamns universitet, och första författare på tidningen, sa:"Under 20 år har forntida DNA använts för att ta itu med frågor om utvecklingen av utdöda arter, anpassning och mänsklig migration men det har begränsningar. Nu har vi för första gången hämtat uråldrig genetisk information som gör att vi kan rekonstruera molekylär evolution långt bortom den vanliga tidsgränsen för DNA-bevarande.

"Denna nya analys av gamla proteiner från tandemalj kommer att starta ett spännande nytt kapitel i studiet av molekylär evolution."

DNA-data som genetiskt spårar mänsklig evolution täcker bara de senaste 400, 000 år. Men linjerna som ledde till moderna människor och till schimpansen – den levande arten genetiskt sett närmast människorna – grenade isär för cirka sex till sju miljoner år sedan, vilket innebär att forskare för närvarande inte har någon genetisk information för mer än 90 procent av den evolutionära väg som ledde till till moderna människor.

Forskare vet inte heller vilka de genetiska kopplingarna är mellan oss och utdöda arter som Homo erectus – den äldsta kända arten av människor som har haft moderna människoliknande kroppsproportioner – eftersom allt som för närvarande är känt nästan uteslutande är baserat på anatomisk information , inte genetisk information.

Forskare har nu använt forntida proteinsekvensering – baserad på banbrytande teknologi som kallas masspektrometri – för att hämta genetisk information från tanden på en 1,77 miljoner år gammal Stephanorhinus – en utdöd noshörning som levde i Eurasien under Pleistocen. Forskare tog prover av tandemalj från det gamla fossilet som upptäcktes i Dmanisi, Georgien, och använde masspektrometri för att sekvensera det uråldriga proteinet och hämtade genetisk information som tidigare inte var att få tag på med hjälp av DNA-tester.

Tandemaljen är det hårdaste materialet som finns i däggdjur. I den här studien upptäckte forskare att uppsättningen av proteiner den innehåller varar längre än DNA och är mer genetiskt informativ än kollagen, det enda andra proteinet hittills hämtat från fossil äldre än en miljon år.

Professor Jesper V. Olsen, chef för Mass Spectrometry for Quantitative Proteomics Group vid Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, Köpenhamns universitet, och motsvarande författare på tidningen, sa:"Masspektrometri-baserad proteinsekvensering kommer att göra det möjligt för oss att hämta tillförlitlig och rik genetisk information från däggdjursfossiler som är miljoner år gamla, snarare än bara tusentals år gammal. Det är den enda tekniken som kan ge den robusthet och noggrannhet som behövs för att sekvensera små mängder av så här gamla proteiner."

Professor Cappellini tillade:"Dental emalj är extremt riklig och den är otroligt hållbar, vilket är anledningen till att en hög andel fossila poster är tänder.

"Vi har kunnat hitta ett sätt att hämta genetisk information som är mer informativ och äldre än någon annan källa tidigare, och det är från en källa som är riklig i fossilregistren så potentialen för tillämpningen av detta tillvägagångssätt är omfattande."

Huvudförfattare på tidningen professor Eske Willerslev, som har befattningar vid St John's College, Universitetet i Cambridge, och är chef för Lundbeck Foundation Center for GeoGenetics, Globe Institute, fakulteten för hälso- och medicinvetenskap, vid Köpenhamns universitet, sa:"Denna forskning är en spelomvandlare som öppnar upp för många alternativ för ytterligare evolutionära studier i termer av människor såväl som däggdjur. Den kommer att revolutionera metoderna för att undersöka evolution baserade på molekylära markörer och den kommer att öppna ett helt nytt fält av antika biomolekylära studier."

Denna omarrangering av den evolutionära härstamningen av en enskild art kan verka som en liten justering, men att identifiera förändringar hos många utdöda däggdjur och människor kan leda till massiva förändringar i vår förståelse av hur världen har utvecklats.

Teamet av forskare implementerar redan resultaten i sin nuvarande forskning. Upptäckten kan göra det möjligt för forskare över hela världen att samla in genetiska data från forntida fossiler och att bygga en större, mer exakt bild av utvecklingen av hundratals arter inklusive vår egen.