@ 2013.12.23 , 19:29
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惊人发现:科学家从恐龙遗骸中找到血红细胞

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七分裤、无袖衫、长发垂肩,在昏暗的实验室里,显微镜前,照亮Mary Schweitzer脸庞的只有电脑显示屏的微微荧光,屏幕上是纤细的血管。血管,正是血管。这些是恐龙的血管。“呵呵呵,我太!兴!奋!了!”她咯咯笑着,“我比较……实在是太兴奋了。”

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蒙塔纳州发掘出一头霸王龙的骸骨,腿骨已经碎裂,碎片被Schweitzer所在的北卡罗琳娜大学大学实验室获得并将其溶解在酸溶液中。Schweitzer看着电脑屏幕中的图片说:“很酷的豆子(细胞)”。

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去年Schweitzer宣布她成功在霸王龙腿骨中发现了血管和全细胞组织。要知道从来没有人能想到恐龙的软组织可以存活到今天。教科书告诉我们,生物死亡后血管肌肉皮肤这种软组织开始腐败,而较硬的组织例如骨骼,会从周围环境中置换矿物元素,化石也就是这么来的。Schweitzer开创了用现代生物科技研究恐龙的先例,通过这种技术,她证明了即使是数百万年的化石内部也可能存在软组织碎片,这颠覆了传统思维。“以前没有发现是因为没有任何一名古生物学家曾经用Mary的方法对样本进行正确的处理。费劲挖出来,却没有丢进酸溶液看看,”马里兰大学恐龙古生物学家Thomas Holtz Jr.说,“这方法太赞了。”这些软组织样本对帮助研究恐龙是如何进化以及他们血管和肌肉的运动模式大有益处。

“年轻地球造物论”主义者认为Schweitzer的研究恰恰印证了他们的信仰:地球和地球上的生物最多只有1万年的历史。古生物学家和造物论者基本上属于两派人,但是对于这群造物论支持者的乱入,Schweitzer表示她非常在意,用她的话说她是一个“完完全全彻彻底底的基督徒”在她办公室书架上放置着一块铭牌上面刻有《旧约》的语句:“耶和华说:“我知道我向你们所怀的意念,是赐平安的意念,不是降灾祸的意念,要叫你们末后有指望。”

Schweitzer选择古生物学的原因还要追溯起她坎坷的事业历程。Schweitzer自小在蒙大拿的Helena长大,自小喜爱恐龙。五岁的她梦想是成为一名古生物学家。不过她考取的第一个学历是交流障碍,毕业后她结婚并生有三个小孩,职业是一名高中生物老师。1989年,也是她毕业十多年后,她走进了蒙大拿州立大学,听讲了一节古生物学的讲座,讲解者是是落基山博物馆的Jack Horner。从此,她对于恐龙的激情被重新点燃,不久她说服Horner进入他的实验室作志愿者,并开始钻研古生物学博士学位。

起初她以为研究方向是不同重量的恐龙骨骼结构的区别,但是偶然间她发现了显微镜下的斑斑小红点。

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1991年,Schweitzer拿到了一份6500万年的霸王龙腿骨切片,她费了好大劲把切片固定在载玻片上,但是没有成功,于是她向研究古生物细胞的Gayle Callis借了一份样本(恰好Gayle Callis带了几份骨骼样本要去参加一个专家研讨会)。正当Schweitzer放好样本准备让其他人观察时,其中一位专家走向Callis说:“你的恐龙骨样本中有血红细胞你知道么?”显微镜中的恐龙骨样本上充满了血红细胞,随机,Schweitzer回忆当时的情景:“我看了又看,我思索这不可能,血细胞不可能存活到现在。”

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于是Schweitzer就把切片拿给Horner看,“她说她看到了血红细胞一样的结构,她拿来给我看,我说是啊,这看上去就是血红细胞。”他的导师回忆。他认为这很有可能是血红细胞,但是他还是给Schweitzer一些建议:“看看你能不能证明这些东西不是血红细胞。”

他们的确找到了证据,而且是支持这个猜想的证据:骨骼中存在血红素。血红素是供养的血红蛋白的组成部分,也是血细胞红色外观的来源。“血红素的保存条件太完美了,我不禁感十分好奇。”Schweitzer说如果一头恐龙身上的微小颗粒能够保存6500万年,也许可以证明教科书中的化石形成理论是错误的。

Schweitzer坦言自己是个很自卑的人,不会电脑、不懂得实验室操作也不善于和陌生人攀谈。但是同事提起Schweitzer都说:“她毅力超强,经常埋头苦干,实验室里的复杂技术一般人会一两个就够了,她会一大堆,可以说论技术,古生物学家里绝大多数都不是她的对手。她总会提出吓你一条的问题,这不是一般人能做到的。”“当你指着她说不要那样做时,她会回答“为什么不要?——她总是自己提出问题然后自己实验检验结果。”佛罗里达大学的古生物学家Gregory Erickson这么描述Schweitzer。科罗拉多大学的同僚Karen Chin则说:“可能是大发现,也可能是个无聊的研究,我不知道。”

2000年的一天,落基山博物馆的古生物学项目负责人Bob Harmon远在蒙大拿峡谷边享受午餐边盯着峡谷岩壁上的恐龙骨,而这块恐龙骨被证实是目前世界上保存最为完好的恐龙骨标本。工作人员花了很长时间将恐龙骨从岩壁中分离出来,为了表彰Bob Harmon发现这块恐龙骨,工作团队将这块骨头命名为暴龙B,或者干脆亲昵地叫Bob。2001年,这头恐龙的骨骼的部分被分离出来,被放入石膏中保存。由于骨骼样本太重,超过2000磅,直升机无法运输,团队就把样本一分为二。暴龙B的一条腿骨被分成两大块和若干碎片——而Schweitzer需要的正是这些碎片。

分析结果证明Bob给这头恐龙起错了名字“她是个姑娘,而且还怀上了。”Schweitzer当时盯着碎片对研究员说。在恐龙腿骨内侧表面,Schweitzer发现了许多骨头碎渣,这为研究恐龙提供了很大帮助。人们认为骨头和石头一样硬,实际上骨骼成分随时在变动。怀孕期的妇女骨骼中的改制会转移给发育中的胚胎。在鸟蛋形成初期,雌鸟会在腿骨和其他骨骼内侧形成一种叫做骨髓骨的富含钙质的结构,每当产卵季它们就用其中储存的钙质孕育蛋壳。Schweitzer曾经学习过鸟类学,所以她知道骨髓骨这个结构,因此,她敢肯定在霸王龙样本中所见到的正是骨髓骨。

古生物学领域多数都赞成鸟类是恐龙的近亲,实际上,古生物学家认为鸟类就是恐龙的一种——它们是颜色丰富、样貌多变、长有羽毛的可爱小恐龙。侏罗纪时代生活在丛林中的兽脚亚目动物现在变成了金丝雀飞进你家后院啄食,变成了热带雨林中的巨嘴鸟,变成了非洲稀树草原上步伐矫健的鸵鸟。

Schweitzer通过研究两种最常见的鸟类来理解恐龙骨骼:分别是鸵鸟和鸸鹋。2004年夏天,她向几家鸵鸟养殖场要一些雌鸵鸟的骨头,几个月后,一个农场主打来电话:“你还需要那些鸵鸟姑娘的骨头么?”2004年的夏天异常炎热,一头鸵鸟被发现死在这位农场主后院盛水的桶里。Schweizter和两名同事取车前往,成功取到了鸵鸟腿样本并送回了实验室。

Schweitzer是对的:Bob这头雌性暴龙死亡时体内确实储存了一些骨髓骨组织。去年著名的《科学》杂志发布了一篇论文,并排了三张显微镜下鸵鸟、鸸鹋和恐龙的骨髓骨图片,三者几乎完全相同。

在检测暴龙B骨碎片的过程中,Schweitzer让实验室技术人员Jennifer Wittmeyer将骨髓片放入弱酸溶液,骨头在弱酸溶液中会缓慢溶解,但是软组织却不会。2004年1月一个星期五的晚上,Wittmeyer和平时一样在实验室工作,她将所有酸溶解的化石切片放在显微镜下拍照。“骨切片已经严重弯曲,我很难正确对焦,”Wittmeyer回忆”。所以她试着用手术钳把切片压平。“手术钳已经嵌入了骨切片,切片上留下了凹痕,但是很快又变弯了,我当时吓得马上停手。”一番担心之后,她意识到她发现了软组织结构。 Schweitzer和Wittmeyer马上意识到这是一个全新的发现,Wittmeyer说那阵子每天都像过圣诞。

Wittmeyer从实验室取出一只培养皿,其中有六个隔断,每个隔断中用清澈液体浸泡了一份棕色组织,Wittmeyer将这个培养皿放在显微镜下观察。每个隔断多是一根清理干净的血管网络样本——来自6800万年前的一头正要产卵的雌性恐龙。这头暴龙的血管看上去和鸵鸟的血管惊人地相似。Schweitzer把在宝龙血管里发现的组织称为“圆形微组织”,她在期刊上发表了这个发现,出于严谨的科学精神Schweitzer还不确定是不是血红细胞,但考虑到该组织圆形的结构和红色的外观,她和其他一些科学家都猜测这个结构就是血红细胞。

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既然有了细胞,那么是否可以提取出DNA?这是所有人都想知道的。然而Wittmeyer却顶着相当大的压力回应大众:“这是个蠢问题。”尽管Schweitzer的研究和侏罗纪公园看起来非常相似,但是从琥珀中提取的DNA无法简单再生,因为DNA的分子结构相当脆弱。要对恐龙的DNA进行研究也无从谈起:化石形成时会遭到微生物的污染,挖掘又会遭到人类皮肤细胞的污染。Schweitzer正在对恐龙的软组织样本进行蛋白质检测,这一步较之提取DNA更加难,更容易遭到外来生物材料的污染。胶原蛋白、弹性蛋白和血红蛋白是她着力寻找的结构。胶原蛋白构成了骨骼结构的大部分,弹性蛋白包裹着血管而血红蛋白负责将氧气运送进血细胞。

进化过程会改变蛋白质的组成,通过研究蛋白质的表达结果,科学家们可以更好的研究恐龙的进化过程。加之蛋白质要参与身体的全部运作过程,研究蛋白质也可以帮助科学家理解恐龙的生理机能,比如恐龙的肌肉和血管是如何工作的。

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单单用显微镜无法分辨出微小的蛋白质,要找到蛋白质,Schweitzer要用到免疫系统识别和标记特殊蛋白的结构:抗体。Schweitzer 和Wittmeyer已经成功了利用抗体分离出了鸡的胶原蛋白,牛的弹性蛋白和鸵鸟的血红蛋白,在这些蛋白质中,她们希望能够找到和恐龙软组织中相似的蛋白质分子。2005年的一次古生物学研讨会上,Schweitzer 出示了她在恐龙软组织样本中检测到的初步证据。

去年她们又有了新的发现,证明了在宝龙骨骼碎片样本中发现的软组织并非侥幸。Schweitzer和Wittmeyer在另外一份霸王龙骨骼样本中发现了新的可能是血管、造骨细胞和结缔组织的结构,相同的结构在阿根廷发现的兽脚亚目化石和一份30万年历史的猛犸象样本中都有发现。“Schweitzer的研究让我们重新审视我们对腐败的认识,”Holtz说,“许多基础理论都是人类的假设。”

年轻地球造物论认为Schweitzer的理论和进化论站在一边,但是内容却完全不同。1997年Schweitzer在大众科学杂志发表了她在恐龙软组织中发现可能是血红细胞的发现,年轻地球的人马上就注意到了她的文章。支持创造论的杂志马上就抓住这点,公开宣布“恐龙不可能是几百万年前的生物这就是强有力的证据。”

这些人和这些杂志几乎把Schweitzer逼疯,地质学家已经声明了发现暴龙B的地狱溪地层构造是6800万年前的地址构造,暴龙B的骨骼年代也是那个时期的。Schweitzer担心某些基督徒会议没有公布真实研究数据而起诉自己。“他们对我这种人什么招都使得出来,”她说,“我的话被他们断章取义,我的数据也被他们随意篡改。”对与她,宗教和科学是两条平行的世界观,用宗教的信仰来解释科学有违科学原则。她说,上帝要人有信仰,不是证据。“但是,如果你有充分的证据和理由证明上帝确实存在,你就不需要信仰了。我相信上帝创造这个世界,为了不让我们确信上帝的存在,他早就做好了安排。我觉得这才是最酷的。”

世界上有许多科学家都不能揭晓的问题,因为科学的本质即是探索未知。为了说明科学无法解释一切,Schweitzer用另一种说法:“很多时候,我觉得最好还是不要将房门都关上。”

但是Schweitzer对分子和细胞能保存如此之久还是非常感兴趣:“目前她正和NASA的科学家一起研究火星、土卫六和其他天体上可能存在过的生命。”(今年春,科学家宣布在土卫二上发现液态水,这是维持生命的前提条件。)

宇宙生物学是生物学的一个分支,听上去怪怪的,研究的是可能或不可能存在的可知或不可知的所有生命形态。“所有为NASA工作的人几乎都很幸福,研究外星生物是非常有趣的课题”她说,“但是对于我来说,我还是想研究我的恐龙。”她在NASA的研究项目是运用抗体在不太可能存在生命的区域探寻生命存在过的痕迹。

为了这个目标,Schweitzer和Wittmeyer一道在黑暗的房间中长时间坐在显微镜前寻找。作为第四代蒙大拿人,即便是懒散的Raleigh看上去也是一座大城市。提起骑马在蒙大拿漫游寻觅露营地点时Schweitzer显得十分渴望“用显微镜观察古生物样本并不好玩,”她说,“与看显微镜相比我宁愿去跺脚。”

“我的眼睛像是被放进锅里炸过。”Schweitzer再看了几小时显微镜下的发光血管和斑状物体后坦言。这也是研究小众科学的下场。

本文译自 Smithsonian Magazine,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 37+1

  1. 稀饭
    @4 years ago
    2282604

    离侏罗纪公园不远了!

  2. cbjistc
    @4 years ago
    2282605

    不明觉厉!

  3. 2282606

    目测常州要开侏罗纪乐园了

  4. 阿哦里阿姆
    @4 years ago
    2282607

    能提取dna吗?“”

  5. Tim_teng~
    @4 years ago
    2282609

    发明出来再说好么。。。

  6. 卢修斯
    @4 years ago
    2282610

    广东人:有肉吃了

  7. 阿哦里阿姆
    @4 years ago
    2282611

    能提取DNA吗?
    “这是个蠢问题。”
    瞬间不想看了。

  8. 大头圆圆
    @4 years ago
    2282620

    辛苦了。。翻译这么多看不懂的东西

  9. 2282626

    看不懂的飘过。。。。

  10. 酷酷
    @4 years ago
    2282630

    血红细胞里面又没有核

  11. bean4k
    @4 years ago
    2282633

    其中一位专家走向Callis说:“你的恐龙骨样本中有血红细胞,你的家人知道么?”

  12. 你这是自寻箱子
    @4 years ago
    2282637

    @阿哦里阿姆:

    红细胞不含DNA。

  13. 2282640

    正在翻译着专业文献,胳膊都酸了,为这篇的翻译量真心赞一个

  14. 玻璃渣
    @4 years ago
    2282657

    赶快克隆一头给广东人吃

  15. 格雷潘
    @4 years ago
    2282671

    感觉通篇在赞美学霸…

  16. 方明
    @4 years ago
    2282672

    美国有基督徒,中国有民科

  17. 我滴乖
    @4 years ago
    2282692

    @你这是自寻箱子

    鸟类红细胞有细胞核的,就算没有,也有核外DNA,比如线粒体里的DNA

  18. cxcxcx
    @4 years ago
    2282719

    真的?侏罗纪公园?先造只恐龙出来.. 眼见为实

  19. 2282745

    难道复活那些爬行类的日子已经不远了?公园可以开始收门票了?

  20. lucky毛毛
    @4 years ago
    2282754

    KFC要出恐龙味的汉堡了。无毛不打药,天然无污染。还有中华口腔医学会的叫兽代言。

  21. 2282793

    只有我觉得这个科学家妹子很棒么,又萌又帅呀

  22. 大笑狐狸
    @4 years ago
    2282800

    当我看了第一段只有一句话 我心想 酷喔,一句话明了, 接着拉下一张图片 一大段 接着一大段 接着……….. zzZ

  23. 檀香山火龙脚
    @4 years ago
    2282821

    @我滴乖
    DNA需要一定的保存条件。线粒体DNA基本只管线粒体,没什么生物体本身的信息

  24. 二叔公
    @4 years ago
    2282847

    红细胞又没有dna,有个鸟用

  25. yaguza
    @4 years ago
    2282851

    和哺乳动物不同,爬虫类是有红细胞核的。
    这年头完全不需要用抗体来检测蛋白,强大的质谱仪应该可以轻松搞定。至于DNA就更简单了。如果我们没有在科学/自然这类杂志读到相应论文,这个发现多半不可靠。

  26. yaguza
    @4 years ago
    2282852

    还有“一个虔诚信仰上帝的古生物学家”,这个是我听过最怪的组合了。

  27. 神响
    @4 years ago
    2282885

    窝比我们的浅,但是面积比我们的宽

  28. 面哈哈
    @4 years ago
    2282887

    这翻译,业界良心啊

  29. 白尾猫
    @4 years ago
    2282889

    开头看到发现了血红细胞和全组织细胞,到后面就找不到了!

  30. mazzy_ryan
    @4 years ago
    2282986

    @你这是自寻箱子: 只有哺乳动物的红细胞不含DNA。

  31. 沙发z
    @4 years ago
    2283041

    后来呢?

  32. 是朕
    @4 years ago
    2283445

    好long。

  33. KODstop
    @4 years ago
    2283645

    其实,那不过是我们飞天拉面大神的幽默而已,好让科学家们迷惑,基督徒们高兴个屁啊!

  34. KODstop
    @4 years ago
    2283656

    但是,如果你有充分的证据和理由证明面神确实存在,你就不需要信仰了。我相信面神创造这个世界,为了不让我们确信面神的存在,他早就做好了安排。我觉得这才是最酷的。”~~~~得,还是面神。。。RAmen~

  35. Youkede
    @4 years ago
    2284559

    @你这是自寻箱子: 你高中的,而且没听好课。

  36. 刘刕
    @4 years ago
    2290296

    理论上可以培养出恐龙来?

  37. 2998569

    @mazzy_ryan: 这么长时间 DNA什么的早的降解了。根本不用指望

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