6月10日，科幻电影《侏罗纪世界》在中国内陆上映，当日票房成功破亿，当之无愧地成为票房冠军。 凑巧的是，就在中国内陆上映《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》（Fibres and cellular structures preserved in 75-million–year-old dinosaur specimens）的文章，令8块一直保存在伦敦自然历史博物馆（London Natural History Museum）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。而此时距它们在加拿大艾伯塔省被挖掘出来，已经过了一个多世纪。 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（Imperial College London）以及伦敦大学学院（University College London）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，例如在2005年3月的Science杂志中，北卡罗莱纳州立大学的玛莉·海格比·史威兹（Mary Higby Schweitzer）与其同事，就曾宣布在一个暴龙腿部骨头化石的骨髓中发现了软组织，而2014年1月的Nature杂志也曾报道，来自隆德大学(Lund University)的约翰·林德根（Johan Lindgren）及其团队在已经灭绝的海洋爬行动物化石中发现了真黑素。当然，这些发现本身也存在一些争议。因为长期以来的假设是，蛋白质分子在相对短的时间内就会腐败，不能保存超过400万年。因此普遍被接受的观点认为，原始蛋白质即便能部分保存，其完整的高级（四级）结构也会丢失。 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（Scanning Electron Microscope，SEM）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（聚焦离子束显微镜）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（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry）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（蛋白质的组成部分）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——他们的确发现了恐龙化石的软组织。与血红细胞一起被发现的，是以原始形态保存下来的7500万年前的胶原蛋白结构，这次的新发现里保存了它的原始折叠构造，分子扭成胶原蛋白特有的绳状结构，呈现出线状和纠缠的绳状，并且有组成蛋白质的氨基酸片段。 当然，这项研究并不是软组织在恐龙化石中被首次发现。“所有之前的报道，在恐龙化石中发现软组织都来自保存极度完好的化石，它们都是个别偶然事件，而且需要严密的证据表明为何这些化石能够被极度完好保存。”在接受BBC采访时，该文的共同第一作者Susannah Maidment如此表示，“但是我们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。这些被封存在地下数千万年的恐龙化石中的蛋白质，或许可以让我们对恐龙的外貌和行为有更深的认识，又或许能为今天的研究者提供一个一窥史前灭绝生物生理和行为的渠道”。 “众所周知，脊椎动物的红细胞越小，他们的新陈代谢的速率越高”，Susannah Maidment解释说，“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？（Paul Rincon Science editor, BBC News）。 “而胶原蛋白的发现，也给恐龙不同种族之间的关系研究带来了一线曙光，因为，‘胶原蛋白指纹技术’就是基于不同的动物个体之间的胶原蛋白结构差异，来区分不同个体的。”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。 “这一工作本身是很有意义的，Sergio Bertazzo和Susannah Maidment的研究团队至少给我们展示了如何在化石中获得更多的软组织样品的潜力，最重要的观察也许是通过纳米分析技术，在大约67纳米的尺度上获得可能存在的四级结构蛋白。”徐星表示。 不过，徐星仍然十分谨慎，“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。”徐星表示。 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。 “我认为在科学问题上说‘绝对不’是不明智的。越来越多像我们这样的研究表明，原始成分能够经历地质年代而保存下来。所以，也许有一天，有可能在一块特殊保存的恐龙化石里发现DNA的碎片，当然，即使将来有人发现一些DNA片断，我们也无法再造一只《侏罗纪公园》中那样的恐龙，因为只有（得到）完整的基因组才行”。 “DNA提取可能不是一个很好的方向，因为我不认为长的DNA片段可以被保留下来”，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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