美国古生物学家Mary Schweitzer在寻找恐龙蛋白的道路上执着前行
2017-09-27 10:22:47   来源:化石网   评论:0 点击:

美国古生物学家Mary Schweitzer在寻找恐龙蛋白的道路上执着前行(化石网配图)(化石网报道)据中国科学报(晋楠 编译):Mary Schweitzer在2017年搜寻恐龙的第一天并不顺利。夏季炙热的太阳下,该团队一直在


美国古生物学家Mary Schweitzer在寻找恐龙蛋白的道路上执着前行(化石网配图)
 
(化石网报道)据中国科学报(晋楠 编译):Mary Schweitzer在2017年搜寻恐龙的第一天并不顺利。夏季炙热的太阳下,该团队一直在干旱的牧场上寻找富含化石的地层,然而并未成功。随着太阳落山,她和4名同事驾驶着一辆老旧的雪佛兰行驶过一段类似恶作剧的短暂场景,门锁跳上跳下,多重仪表盘警告灯同时闪烁。最终,汽车熄灭了最后一丝“鬼火”,安全停了下来。

这是一周的一个糟糕的开始,Schweitzer计划该周穿越大量的私有土地,寻找叫作“地狱溪地层”的最北露头床。“我们能够到达那里非常幸运。”美国北卡罗来纳州立大学罗利分校恐龙古生物学家Schweitzer说。

当队里的其他人在打电话求助时,她从容地应对着汽车抛锚,抬头欣赏着落日。与她工作中的核心观点——她的团队恢复了距今8000万年前的恐龙蛋白质片段——遭受的疾风暴雨相比,野外工作的挑战对她来说不算什么。

她在《科学》和其他期刊发表的一系列文章中的证据挑战了关于化石是什么的传统观点:原始骨骼的石头副本。Schweitzer说,如果那样的“石头”包含来自活着动物的蛋白质,“我不知道定义应该怎样下”。

研究人员可利用分子方法找出恐龙的家谱树,并得到关于长期以来存在的问题,如恐龙是温血还是冷血动物,以及什么时候羽毛被开始用于飞翔等问题的答案。Schweitzer的发现如果得到证实,或可一瞥恐龙肉。

但目前除了Schweitzer和合作者之外,没有人能够重复他们的研究。这项关于古蛋白质或古蛋白质组学的研究正在启动,每周都会出现挑衅性的新结果,但大多数来自距今数千年或数万年的样本——均比Schweitzer的恐龙年轻好几个数量级。

一些人的态度比较苛刻,认为Schweitzer的蛋白片段来自于细菌或是污染物。尽管Schweitzer进入这一领域时间较晚,而且她不同于常人的背景使她在这个被男性主宰的领域像个旁观者,但她并不胆怯。她已经花费数十年积累证据。现在,在地狱溪探险中,她希望找到新的、保存完好的、其中可能含有古蛋白质的化石,从而形成使怀疑者信服的新证据。“我不在乎他们怎么说我。”她说,“我知道自己的研究做得很好。”

半路“出家”

今年62岁的Schweitzer曾获得听力学学士学位,随后她到波兹曼市蒙大拿州立大学继续读书,师从该校已退休教授Jack Horner,他是《侏罗纪公园》电影中古生物学家的原型。他打开了Schweitzer在进化论和地球古生物方面的眼界。1990年,她志愿到Horner的实验室工作,将雷克斯龙的骨头切成薄片用于分析。在光学显微镜下,Schweitzer看到了一组组红色的圆形结构,看起来就像红血球一样。

Schweitzer知道这可能是古生物异常:根据教科书,当化石形成时,除了最坚硬的有机质以外都会衰变,剩下的矿物质和新鲜的矿物质混合在一起,形成了骨骼的形状。同时,蛋白质中脆弱的氨基酸链条会很快分解。感到“在某种程度上受到惊吓”的Schweitzer并不打算将这告诉任何人。

不过,Horner听到了“风声”,然后把Schweitzer唤到跟前。“它们正处于血红细胞所在的位置。”她回忆当时这样对Horner说,“但我们都知道它们不可能是血红细胞。”

Horner静静观察了那些片段5到10分钟。然后他说:“给我证明它们不是血红细胞。”

Schweitzer表示,那一分钟是她人生中的一个转折点。“那应该是科学起作用的方式。你不能证明一些事情是真实的,那么你可以批驳它不是真实的。此后,我一直在尝试证明它不是真的,但我依然未能做到这一点。”

为了继续追踪血细胞,Horner建议Schweitzer继续攻读博士学位。随后1995年,她在40岁生日的前几天获得了博士学位。在他们于1997年发表于《脊椎动物古生物学期刊》的首篇论文中,Schweitzer、Horner和同事报告称,对霸王龙股骨提取物的光学和化学分析表明,保存下来的蛋白质含有现代动物骨骼中的大量胶原蛋白。

轰动成果

2005年,Schweitzer、Horner和两名同事尝试了另一种技术,他们溶解了霸王龙化石样本中的矿物质。在发表于《科学》的文章中,他们报告称,遗留下来的是看起来像毫米长的血管结构,在被微型镊子牵引时会像真实的组织一样弯曲和被拉伸。现在华盛顿州西雅图市伯克博物馆工作的Horner表扬了Schweitzer去除化石中的矿物的想法,这种操作方法在古生物学中比较罕见,但常被生物学家用于研究现代骨骼。“先入之见使什么都不可能存在。”他说。

两年后,Schweitzer最具有轰动性的观点先后发表于《科学》。在提取自距今6800万年的霸王龙样本中,Schweitzer和同事发现了在现代胶原蛋白中常见的微生物结构。最后,他们与哈佛大学质谱仪应用技术专家John Asara分析了同样的区域。结果类似于今天的鸟,大量化石证据表明鸟类源自灭绝的恐龙。

其他一些人则质疑这些发现,表示显微镜下观察到的结构可能是细菌生物被膜,质谱仪分析结果可能反映了现代鸟类胶原蛋白的污染。

但Schweitzer的团队继续迎头而上。2009年,她和同事在《科学》上报告称,他们从另一个恐龙—— 一只距今8000万年的鸭嘴龙身上分离出孤立的蛋白质片段。Asara的实验室鉴定出8个胶原蛋白片段。这一次,Schweitzer把化石提取物送到了一个独立实验室,该实验室也检测出了3个胶原蛋白片段。

总体来看,测序结果表明,传说中的鸭嘴龙胶原蛋白与霸王龙和鸟类的关联比现代爬行动物更近。“这证明了第一项(霸王龙)研究并不是昙花一现的奇葩现象。”Asara当时说。两个做抗体测试的实验室还检测到层粘连蛋白和弹性蛋白,尽管质谱仪并未显示这些蛋白的序列。

让人上瘾

在搜寻化石的第二天,雪佛兰修理完毕,Schweitzer和同事慢慢开始工作。他们重新回到野外,在地狱溪露头呈扇形散开。6600万年前,霸王龙和三角龙曾统治这里炎热而潮湿的地貌,穿过蜿蜒的河流三角洲。现在,土地干涸,裸露在外,所以古生物学家可以从侵蚀的山坡上发现骨头。

但经过8小时的搜寻之后,该团队仅发现一些从别处到来的骨骼残片。“今天没有发现霸王龙。”Schweitzer说。她需要更多化石以平息像鼓点一样不停落下的批评。

今年1月,作为对批评声音的回应,Schweitzer的团队在《蛋白质组学研究杂志》上报告了对2009年发表论文的重新分析结论,他们分析了鸭嘴龙的一些新样本片段,重新设置其实验室程序以避免污染。“我们在化石周围留下了一层沉积物,没有用任何胶水或防腐剂,仅仅把骨骼暴露在无菌环境中。在新研究中,质谱仪在分析样本之前完全清除了污染物。”Schweitzer说。该团队鉴别出8个蛋白片段,其中两个与此前发现的有些类似。

在这项新研究论文发表之后,一些人表示他们对持续不断的质疑感到迷惑。“我不能理解。”瑞典隆德大学恐龙古生物学家Johan Lindgren说,他最近开始与Schweitzer合作。“似乎有一个双重标准”,一些研究人员忽视了Schweitzer的大量证据,而大肆宣扬他们缺乏证据支撑的大胆言辞。“她非常谨慎,并没有夸大她所做的。”

回到蒙大拿州的牧场,Schweitzer在谈到对自己的批评时语气沉重,仿佛她在这些遭遇中形成了伤疤。“这让我有点不太明白。”她说。这场战争也对她的资助带来沉重打击——其国家科学基金会的拨款即将在今年秋季用完。“我时常担心如何让实验室运转下去。”她说。

但当她走过地狱溪的一块旱地时,她又一次在发现的前景中振作起来。“这让人上瘾。”她一边看着地面寻找骨头一边说。多亏有私人资助,她已经获得了另外一年半的经费。所以,Schweitzer继续努力向前推进着,在荒地上轻快地走着、寻找着化石。如果某一天能够找到一点蛋白质,那么她将得到认可。“我并不是什么战士。”她说,“但我有些固执。”

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