恐龙骨骼化石发现红细胞:侏罗纪世界或将重启?

作者: 肖振宇

来源: 赛先生

发布日期: 2015-06-15

科学家在恐龙骨骼化石中发现7500万年前的红细胞和胶原纤维等软组织结构,这一发现引发了对恐龙生理特性的新研究,并可能有助于解决恐龙是冷血动物还是温血动物的长期问题。

6月9日,Nature Communications在线发表的《恐龙骨化石中发现7500万年前的细胞》一文称,科学家在恐龙的骨骼化石里发现了红细胞,引发各界关注。同时,8块一直保存在伦敦自然历史博物馆鲜有人问津的白垩纪恐龙化石,重新回到聚光灯下。不过,这项研究报道同样引来了一些争议。

6月10日,科幻电影《侏罗纪世界》在中国内地上映,当日票房成功破亿,当之无愧地成为票房冠军。

凑巧的是,就在中国内地上映《侏罗纪世界》前一日,Nature杂志子刊Nature Communications在线发表的一篇题为《恐龙骨化石中发现7500万年前的细胞》的文章,令8块一直保存在伦敦自然历史博物馆鲜有人问津的白垩纪恐龙化石重新回到国内外媒体聚光灯下,成功吸引了各界科研工作者的眼球以及来自BBC、凤凰国际等主流媒体的广泛关注。

在恐龙的骨骼化石里发现红细胞?这听起来也许很像《侏罗纪世界》里的情节,但这是真的,根据上述文章报告,来自伦敦帝国理工学院以及伦敦大学学院的包括Sergio Bertazzo、Susannah Maidment、Hai-nan Xie在内的7名科学家组成的科研团队,在距今7500万年的8块白垩纪时期的恐龙骨骼化石中,发现了红细胞以及胶原纤维等软组织结构,而这8块恐龙骨骼化石的保存情况都不算特别完好。

古生物界曾普遍认为,脊椎动物的软组织,如皮肤组织、肌纤维组织、羽毛以及外皮结构等,可发现于保存极其完好的化石中。在得到8块很普通的北美洲白垩纪恐龙的骨骼内部碎片后,Sergio Bertazzo和Susannah Maidment的研究团队首先通过扫描电镜分辨不同密度的材料。

由于保存不完好,他们并没有在这些化石的表面发现软组织,但是在其中一块化石中凸显出一个明显不同的细胞级别的构造,在电镜下,他们观察到了一个与体内原胶原分子间通过侧向共价交联一致的大约为67纳米的可见间隔横纹,似乎预示着这一化石内保存有完整四级结构蛋白的可能性。

接下来,为了看到这些细胞状构造的内部情况,Sergio Bertazzo和Susannah Maidment的研究团队使用聚焦离子束组织切割技术在这些结构上作逐层剥析,成功取得样品后,结合质谱分析以及包括新式电子显微镜扫描法在内的一系列成像技术,他们发现了一个细小的卵形中空的类似血红细胞的内部构造,根据其大小和形状,几乎肯定其中带有细胞核血红细胞。

研究人员进一步通过质谱分析发现了氨基酸的痕迹,并结合成像技术将成像结果与一只鸸鹋体内组织的电子显微镜扫描结果进行了比较,这些氨基酸与来自现生鸸鹋体内的氨基酸几乎一样,二者的红细胞和软组织结构的相似性令他们相信自己的推测是正确的。

在接受BBC采访时,该文的共同第一作者Susannah Maidment表示,此次研究的样品来自伦敦自然历史博物馆的普通化石,它们的状况看起来特别糟糕,零碎的化石片段真的没有被很好地保存,这一发现预示着化石中血细胞等软组织结构的保存时间或许比此前人们认为的要更加长久,所以即便是最普通的陈列在一般博物馆的化石也值得去做深入的分子生物学分析。

Susannah Maidment解释说,脊椎动物的红细胞越小,他们的新陈代谢的速率越高,而新陈代谢速度越高的动物,越可能是恒温动物。虽然目前科学家依然不知道恐龙红细胞大小与其新陈代谢之间的关系,这也许需要更大的研究样本,但是此次恐龙红细胞的发现,也许有助于解决一个长期悬而未决的问题——它们是像爬行动物一样的冷血动物,还是像哺乳动物一样的温血动物?

Susannah Maidment认为,这一发现以及以后更多的发现,也许有助于我们绘制出一套相对完整的恐龙族谱树。

来自北卡罗来纳州立大学的Schweitzer教授虽未参与此次的发现工作,但是他在接受BBC采访时表示,这次的发现为我们打开了一扇新科研的门窗,过去曾得出的在化石中不可能发现软组织的结论,在今天被推翻了,化石也许不仅仅是一颗颗看似枯燥的石头,而是一个多彩的未知世界,这是一个好的开始,如果你不深入研究,你永远不知道你会发现什么。

当然,就像Schweitzer补充说明的那样,这项研究并没有展示出与蛋白相关的氨基酸成分,而且科学家也没有展示出他们所鉴定的是何种蛋白,回答这些问题,他们还需要更深入的研究。这项报道也引来了一些争议。《赛先生》就此专门采访了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐星。

徐星表示,这项工作能否预示未来我们在更多化石中找到类似的软组织,还不好说。文中的数据有待更多的工作进一步确认,比如,如何有效排除作者发表的一些数据并非来自样品本身的污染所致等。

对于生化科研工作者和《侏罗纪公园》的粉丝来说,无论是否存在争议,或许比发现软组织更令人着迷的未来展望是,既然恐龙的血液红细胞及其细胞核、胶原蛋白等软组织结构能比想象的保存更久,那么是否也意味着,将来的某一天,我们能在这些化石中发现恐龙的DNA分子,从而克隆出一只真正的活生生的恐龙,实现重新开启真正的侏罗纪公园大门的梦想呢?

为此,Susannah Maidment团队给出的答案是,他们所发现的细胞里,虽然展现了被我们解读为细胞核的致密内部结构,并且,这些细胞似乎保留了血液的原始成分,但是细胞核内没有保存下DNA痕迹的任何证据。

徐星表示,但由此人们大概可以得到细胞甚至更精细级别的详细信息,这些信息无疑可以帮助我们更好地理解灭绝动物。

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