在蛋殼化石中檢測到的有機物質(zhì)可以解開恐龍的秘密
作為一名科學(xué)家,實驗室工作有時會變得單調(diào)。但在2017年,當(dāng)我在英國布里斯托爾大學(xué)攻讀古生物學(xué)博士學(xué)位時,我聽到房間對面?zhèn)鱽硪魂嚉g快的驚呼聲。
柯斯蒂·彭克曼,負責(zé)人東北氨基酸外消旋實驗室在約克大學(xué),剛剛閱讀了從色譜圖上打印出來的數(shù)據(jù),幾乎上躥下跳。
該儀器檢測到了古代的跡象氨基酸在蛋殼里。氨基酸是構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)序列的組成部分。
但這不僅僅是一個蛋殼;這是一塊化石泰坦巨龍一個巨型草食性恐龍生活在大約7000萬年前。
在數(shù)百萬年的時間里,沒有多少有機物質(zhì)能夠存活下來,這限制了科學(xué)家研究已滅絕生物的生物學(xué)能力,而現(xiàn)代生物的蛋白質(zhì)和DNA可以被測序。正如彭克曼的熱情所暗示的那樣,這些氨基酸是非凡的。
事實上,在我們團隊努力測試的過程中,這個結(jié)果是出乎意料的聲稱近乎原始的蛋白質(zhì)保存在恐龍骨。我給彭克曼帶來了各種化石骨頭,但建議的結(jié)果沒有原始氨基酸被保存下來,而且它們甚至被微生物污染從他們被埋葬的環(huán)境來看。
測試蛋殼化石甚至不在我們最初的研究計劃中。
孤兒化石碎片
然而,我剛剛看到我的同事比阿特麗斯·德馬奇,Penkman和他們的團隊在以下方面檢測到了短蛋白質(zhì)序列380萬年前的鳥蛋殼.我預(yù)測,如果恐龍蛋殼沒有保留任何原始蛋白質(zhì),那么它們的骨骼很可能也不會保留任何蛋白質(zhì),并想看看情況是否如此。幸運的是,我們有恐龍蛋殼的來源。
2000年左右,許多蛋殼碎片從阿根廷非法出口到阿根廷商業(yè)市場.作為一個癡迷化石的孩子,我甚至從一家美國礦物商店收到了一枚硬幣大小的碎片。彭克曼和我測試了這個碎片,以及歐洲博物館禮品店的另一個碎片。
這些化石碎片在某種程度上獲得了科學(xué)價值,因為它們不屬于任何博物館藏品。在分析過程中,我們不必擔(dān)心損壞它們。令我們驚訝的是,我們偶然發(fā)現(xiàn)了一個難得的機會來研究恐龍的古代有機遺骸。
蛋殼中的氨基酸
在這個初步發(fā)現(xiàn)的推動下,我們的大型國際團隊使用各種技術(shù)分析了更多來自阿根廷、西班牙和中國的恐龍蛋殼。
盡管一些蛋殼比其他蛋殼保存的氨基酸要好得多,但總體證據(jù)表明這些分子是古老而原始的,可能在6600萬至8600萬年之間。
在生命過程中,有助于鈣化蛋殼的蛋白質(zhì)被困在礦物晶體中。然而,我們檢測到的其余氨基酸由游離分子組成,這些游離分子通過與水反應(yīng)而從蛋白質(zhì)鏈上脫落。我們只檢測到一些最穩(wěn)定的氨基酸。不太穩(wěn)定的沒有,因為它們已經(jīng)退化了。
仍然保留的氨基酸是什么化學(xué)家稱外消旋.氨基酸可以以左手或右手構(gòu)型出現(xiàn)。生物體調(diào)節(jié)它們的氨基酸,使它們幾乎完全以左旋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。生物體死亡后,氨基酸可以在雙手之間轉(zhuǎn)換,直到它們達到兩種配置的 50-50 種混合物。
50-50 的混合物被稱為外消旋,表明氨基酸已從其蛋白質(zhì)鏈中分離出來很久以前.
方解石,氨基酸檔案
我們的恐龍蛋殼結(jié)果顯示,比在較年輕的化石中看到的更極端的退化。鳥蛋殼和軟體動物殼.我們的結(jié)果也匹配那些來自實驗的在實驗室中將蛋殼暴露在高溫下,模擬數(shù)千年或數(shù)百萬年的降解。
生物體用一種碳酸鈣礦物稱為方解石.與構(gòu)成骨骼的磷酸鈣不同,方解石可以通過捕獲參與鈣化的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物(包括從蛋白質(zhì)序列中分離出來的游離氨基酸)來充當(dāng)封閉系統(tǒng)。這個封閉的系統(tǒng)使我們能夠在分析中觀察氨基酸。
鳥蛋殼甚至在最好的材料在化石中找到保存下來的蛋白質(zhì)序列,更不用說游離氨基酸了。Demarchi的團隊已經(jīng)檢測到至少從鳥蛋殼中檢測到仍然結(jié)合在鏈中的短而完整的氨基酸序列650萬年前.
其他研究人員聲稱已經(jīng)找到了更古老氨基酸,以及更極端以及不太可能聲稱保留的蛋白質(zhì)序列。但是,我們的研究使用方法范圍更廣并報告了我們現(xiàn)在組織中穩(wěn)定分子的最佳信號知道可以很好地保存分子.
我們的恐龍氨基酸可能保持著迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的蛋白質(zhì)相關(guān)材料的記錄,證據(jù)非常有力,并且是第一個明確的證據(jù)中生代恐龍.
使用方解石回顧過去
DNA中的基因序列最終在蛋白質(zhì)中表達,為科學(xué)家可以研究的生物體提供了源代碼。但是,如果化石中只保留了一部分氨基酸,這就像從一本書中刪除了五個字母之外的所有字母——幾乎不可能進行文學(xué)分析。那么,這些方解石時間膠囊中可能存在哪些來自古代生活的信息呢?
一種生物信息信號可能涉及穩(wěn)定同位素,它們是具有不同質(zhì)量的相同元素的原子??茖W(xué)家可以看看穩(wěn)定同位素比率碳、氧或氮,以了解它們的來源,例如動物的飲食。由于蛋殼方解石是一個封閉系統(tǒng),其氨基酸中的穩(wěn)定同位素比率更有可能直接來自恐龍,而不是外部污染。
在未來的研究中,我們的團隊將使用化石來搜索更遠的時間。產(chǎn)卵以外的生物恐龍用方解石加固他們的組織。例如,生活在五億多年前的海洋節(jié)肢動物稱為三葉蟲他們的眼睛里有方解石.
研究更古老的遺骸可以幫助科學(xué)家了解化石在很長一段時間內(nèi)發(fā)生的分子變化?;浇馐堑厍虻姆肿訒r間膠囊,可能會為研究人員提供早已逝去的生命的微弱故事,以便更好地了解他們的生物學(xué)。
我們初步分析中使用的孤兒蛋殼發(fā)現(xiàn)了一個幸福的結(jié)局。他們最終在阿根廷獲得了新家巴塔哥尼科自然科學(xué)博物館,巴塔哥尼亞的自然科學(xué)博物館,被遣返到唯一的省份已知產(chǎn)生該類型蛋殼微觀結(jié)構(gòu)。
埃文·托馬斯·賽塔,古生物學(xué)博士后,芝加哥大學(xué)
湖北農(nóng)機化
農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué) - 省級期刊
河南科技
合作期刊 - 省級期刊
電子技術(shù)與軟件工程
合作期刊 - 國家級期刊
電子元器件與信息技術(shù)
信息科技 - 國家級期刊
青年文學(xué)家
世界文學(xué) - 省級期刊
中國文藝家
中國文學(xué) - 國家級期刊
現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備
合作期刊 - 省級期刊
中學(xué)生英語
中等教育 - 國家級期刊
中外食品工業(yè)(下)
合作期刊 - 國家級期刊
魅力中國
合作期刊 - 省級期刊
現(xiàn)代國企研究
企業(yè)經(jīng)濟 - 國家級期刊