僵化的蛋白质揭示了恐龙的奥秘

在耶鲁大学皮博迪自然历史博物馆的肠子中,茉莉花·维曼(Jasmina Wiemann)猛拉着一个落地标本柜打开了一个抽屉。她举起邪恶的锋利,镰刀形的恐龙爪,黑得像煤。“这是类型标本恐爪龙-the为基础迅猛的侏罗纪公园的电影,”她说。黑色发出的信号同样引人注目。化石不仅仅是原始爪子的矿物复制品。维曼说,这可能是恐龙残骸的三分之二。“我敢打赌这个标本可能是体积百分比为70%的有机物质,比我们想象的还要多!”

化石可以容纳有机物并不是什么新鲜事。整个科学领域如雨后春笋般冒出来破译古老的DNA和完整的蛋白质。但是大多数研究人员认为,在像霸王龙一样古老的化石中,这些分子的大多数有用序列早已消失了。现在,魏曼和她的博士耶鲁大学的德里克·布里格斯(Derek Briggs)顾问已经设计出一种方法,可以提取锁定在降解蛋白质中的信息,甚至在亿万年前的化石中也是如此。维曼说:“这种分子保存确实很普遍,我们只是不知道。”

她和布里格斯(Briggs)证明了,在动物死亡后的数周和数月内,只要情况合适,细胞蛋白就会与脂质和糖类发生反应。该过程将蛋白质转变为耐水聚合物的混合物,这些聚合物可以排斥水,抵抗微生物并且不耐热。这种聚合物在化学上类似于肉褐色或烤面包燃烧时形成的聚合物,而且显然可以持久保存。

其他研究人员声称,在恐龙时代就已经发现了超过一亿年前的完整蛋白,但该领域对这种古老的保存方法仍持怀疑态度。爱尔兰科克大学的古生物学家玛丽亚·麦克纳马拉(Maria McNamara)说,没人能解释蛋白质如何在时间的降解中生存下来。魏曼“非常巧妙地提出了这个非常非常聪明的机制”,以解决蛋白质最终如何以一种改变的形式存在的问题。

继去年进行原理证明之后,维曼和布里格斯正在应用他们的无损技术(在标本上照射激光以揭示古老的化学键)有助于解决古生物学之谜。本周在澳大利亚的一次会议上,他们计划报告如何使用蛋白质残留数据来帮助解决海龟在脊椎动物家谱上的位置,并支持翼龙这种有史以来最大的动物是温血的。

麦克纳马拉说,这项技术是新技术,因此“需要更多的化石和实验工作来验证。”而且,该方法本身不能确定地解决进化难题。但是她和其他人发现化学机制令人信服。北京脊椎动物与古人类研究所的古生物学家Jingmai O'Connor说:“这是对保护的全新认识。他们正在阐明原因和方式。”“ [威曼]如何革新我们的领域,通过将化学应用到很少应用化学的领域而打开了许多新的门,这真是令人难以置信。”

对于维曼来说,关于生物分子可能持续存在数亿年的第一个线索来自恐龙蛋。作为一名本科生和硕士研究生,她与德国波恩大学的马丁·桑德(Martin Sander)领导的团队合作,研究表明,6700万年前的恐龙蛋是蓝绿色的,而不是白色的。为了分离彩色颜料,维曼将化石蛋壳碎片溶解在去除钙的溶液中。有时,她在试管底部发现柔韧的棕色残留物。在显微镜下,残留物类似于蛋壳的有机基质,她想知道它们是否是原始组织的碎片。她说:“看到这真是令人兴奋。”但是她没有时间弄清楚自己在看什么。

为了获得博士学位,她去了耶鲁大学,加入了布里格斯的实验室,在那里她开始寻找那些棕色的渣reg。当她对化石骨和牙齿进行脱钙时,她发现了更多的残留物。她说:“得到的残留物与新鲜蛋白质有很大的不同,”但在显微镜下,它显示出柔软组织结构的诱人暗示,包括血管,细胞,甚至神经投射。

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