在恐龍骨骼中發現迄今為止最古老蛋白質

作者：Charles Q. Choi,發表於2017年1月31日

(編譯|王二）研究者們使用光學技術來檢驗1.95億年前的骨骼中的化學成分。

圖片：Robert Reisz

一項新的研究發現，1.95億年前的恐龍骨骼中可能檢測到了古老的蛋白質。這一發現將打破目前最古老的蛋白質的記錄，即發現於1億多年前化石中的蛋白質。

儘管化石骨骼毫無疑問地闡釋出先前存在於地球上的生命的極大多樣性，但這些石化的骨頭和牙齒僅僅暗示了動物體的其餘部分曾經是什麼樣。然而，在過去的幾十年里，研究者們已經成功地從特殊保存的恐龍骨骼中發現了有機殘餘物，它們可追溯至7500萬年前。這些極小的血肉碎片「能令我們更好地理解這些動物——它們的整體生物學特徵，進化，繁殖，攝食情況，」Robert Reisz，一位來自多倫多大學密西沙加分校的古生物學家說道。

不幸的是，用來分析這些古老的有機組分的方法通常需要將其從化石中提取出來。這帶來一些爭議，即科學家們探測到的任何有機分子可能只是外部污染的結果。

在新的工作中，科學家們使用一種最先進的方法來掃描化石裡面的物質，而不需要從中提取出任何成分，以此來避免污染的風險。這項新技術依賴於同步加速器——一種在環形軌道內利用磁場以近光速旋轉加速粒子（通常是電子）。由於這些電子在環形軌道中一圈圈不斷加速，它們會發出極強的紅外線，研究者們將其聚焦於化石中的小空隙。科學家們會分析樣品吸收的紅外線波長，它可以反過來揭示材料的物質成分。

Reisz和他的同事們致力於研究那些來自祿豐龍的1.95億年前的骨頭。祿豐龍是一種身長大約26英尺（8米）的食草恐龍，祿豐龍得名於它首次被發現的地方，即中國西南部的雲南省祿豐縣。祿豐龍屬於蜥腳亞目一類包括有史以來地球上最大生物雷龍在內的長頸長尾的恐龍。

在這之前，科學家們發現的大約同一時期保存在恐龍胚胎中的有機殘餘物蹤跡也來自祿豐恐龍。受此鼓舞，他們想在同一地區從更大的成年恐龍樣本里找到更多諸如此類的證據。

當在化石中搜尋古老有機組分的痕迹時，科學家們通常將目光投向股骨這樣大型的骨頭，Reisz說道。令人驚訝的是，研究者們卻在相對更細薄的祿豐龍的肋骨中得到了最好的結果。

科學家們檢查了肋骨薄層的凹槽。他們的掃描結果發現了約20至50微米長，紅外特徵屬於典型膠原蛋白的透明碎片。研究者們認為這些碎片是骨縫中血管的殘留。「這是迄今為止發現的保存於化石中最古老的蛋白質。」Reisz說。

化石的激光掃描也顯示在骨縫中有寬度在大約6至8微米的赤鐵礦——一種含鐵礦物的球狀顆粒。研究者們認為這些可能是血細胞中的血紅蛋白或其它富含鐵的組分的殘餘物。他們表示，赤鐵礦可能同時作為化學防腐劑和密封骨縫的物質這兩種功能來幫助保護膠原蛋白。

「這項古老的發現告訴我們，研究軟組織保存的未來潛力貨真價實。」Reisz說。

然而，一位來自北卡羅萊納州立大學沒有參與這項研究的進化生物學家和古脊椎生物學家Mary Schweitzer告誡說，「這項新工作並不能最終確證這些化石中存在膠原蛋白。」這是因為所有蛋白質對科學家們使用的檢測方法的反應都是相似的，所以他們「無法百分之百確認蛋白質的類型。」

Schweitzer說，其它技術可以用來證實或否定這些化石中膠原蛋白的存在，包括電子顯微鏡——可以分辨出膠原蛋白的帶狀纖維結構。或使用抗體——每一種抗體都非常特異地響應於一種特定分子。

Reisz不認同Schweitzer的評論，他說膠原蛋白具有獨特的紅外特徵，這使得他們的研究方法能清晰辨別出膠原蛋白。

Schweitzer仍然堅持這項新工作確實可以在化石中，鑒別出比記錄更加古老的有機組分。進一步的研究可深入探討這些保存下來的分子「究竟可以告訴我們關於這些古老動物生物學，生態，演化方面的哪些事情，」她說。「這些研究可以幫助我們通過更好地理解我們來自哪裡，來獲悉我們將要去哪裡。」

科學家們在1月31日的《自然·通訊》雜誌上在線詳述了這一發現。

文章來源： 美國物理聯合會（AIP/American Institute of Physics）--InsideScience專欄 張錚錚供稿

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