僵化的蛋白質揭示了恐龍的奧秘



在耶魯大學皮博迪自然歷史博物館的腸子中,茉莉花·維曼(Jasmina Wiemann)猛拉著一個落地標本柜打開了一個抽屜。她舉起邪惡的鋒利,鐮刀形的恐龍爪,黑得像煤。“這是類型標本恐爪龍-the為基礎迅猛的侏羅紀公園的電影,”她說。黑色發出的信號同樣引人注目?;粌H僅是原始爪子的礦物復制品。維曼說,這可能是恐龍殘骸的三分之二。“我敢打賭這個標本可能是體積百分比為70%的有機物質,比我們想象的還要多!”

僵化的蛋白質揭示了恐龍的奧秘

化石可以容納有機物并不是什么新鮮事。整個科學領域如雨后春筍般冒出來破譯古老的DNA和完整的蛋白質。但是大多數研究人員認為,在像霸王龍一樣古老的化石中,這些分子的大多數有用序列早已消失了?,F在,魏曼和她的博士耶魯大學的德里克·布里格斯(Derek Briggs)顧問已經設計出一種方法,可以提取鎖定在降解蛋白質中的信息,甚至在億萬年前的化石中也是如此。維曼說:“這種分子保存確實很普遍,我們只是不知道。”

她和布里格斯(Briggs)證明了,在動物死亡后的數周和數月內,只要情況合適,細胞蛋白就會與脂質和糖類發生反應。該過程將蛋白質轉變為耐水聚合物的混合物,這些聚合物可以排斥水,抵抗微生物并且不耐熱。這種聚合物在化學上類似于肉褐色或烤面包燃燒時形成的聚合物,而且顯然可以持久保存。

其他研究人員聲稱,在恐龍時代就已經發現了超過一億年前的完整蛋白,但該領域對這種古老的保存方法仍持懷疑態度。愛爾蘭科克大學的古生物學家瑪麗亞·麥克納馬拉(Maria McNamara)說,沒人能解釋蛋白質如何在時間的降解中生存下來。魏曼“非常巧妙地提出了這個非常非常聰明的機制”,以解決蛋白質最終如何以一種改變的形式存在的問題。

繼去年進行原理證明之后,維曼和布里格斯正在應用他們的無損技術(在標本上照射激光以揭示古老的化學鍵)有助于解決古生物學之謎。本周在澳大利亞的一次會議上,他們計劃報告如何使用蛋白質殘留數據來幫助解決海龜在脊椎動物家譜上的位置,并支持翼龍這種有史以來最大的動物是溫血的。

麥克納馬拉說,這項技術是新技術,因此“需要更多的化石和實驗工作來驗證。”而且,該方法本身不能確定地解決進化難題。但是她和其他人發現化學機制令人信服。北京脊椎動物與古人類研究所的古生物學家Jingmai O'Connor說:“這是對保護的全新認識。他們正在闡明原因和方式。”“ [威曼]如何革新我們的領域,通過將化學應用到很少應用化學的領域而打開了許多新的門,這真是令人難以置信。”

對于維曼來說,關于生物分子可能持續存在數億年的第一個線索來自恐龍蛋。作為一名本科生和碩士研究生,她與德國波恩大學的馬丁·桑德(Martin Sander)領導的團隊合作,研究表明,6700萬年前的恐龍蛋是藍綠色的,而不是白色的。為了分離彩色顏料,維曼將化石蛋殼碎片溶解在去除鈣的溶液中。有時,她在試管底部發現柔韌的棕色殘留物。在顯微鏡下,殘留物類似于蛋殼的有機基質,她想知道它們是否是原始組織的碎片。她說:“看到這真是令人興奮。”但是她沒有時間弄清楚自己在看什么。

為了獲得博士學位,她去了耶魯大學,加入了布里格斯的實驗室,在那里她開始尋找那些棕色的渣reg。當她對化石骨和牙齒進行脫鈣時,她發現了更多的殘留物。她說:“得到的殘留物與新鮮蛋白質有很大的不同,”但在顯微鏡下,它顯示出柔軟組織結構的誘人暗示,包括血管,細胞,甚至神經投射。

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