考古
史前病变：恐龙身上的远古疾病
一个成年的尖角龙(Centrosaurus apertus)——中等体型的食草亲戚，与体型更大的三角龙共存，并与霸王龙共享生存空间——在它的胫骨中被发现有一种高度恶性的骨癌。癌症可能已扩散到身体其他部位，几乎可以肯定是终末期。
然而，这只尖角龙很可能并不是因为骨癌而死——因为在此事发生之前，它和其群体中的数千只其他尖角龙被猛烈的洪水灭顶，该洪水被推测是由热带风暴引起的。
数百万年后，这场大规模死亡事件后形成的骨床，提供了重要的证据，表明这些恐龙移动成巨大的群体。但对这一特定恐龙骨肉瘤的确诊——一种罕见且恶性的骨癌，常见于儿童，并在全世界每年约诊断出25,000人——直到2020年才出现。这是恐龙被诊断出恶性癌症的第一次，需要一个由科学家组成的多学科团队来确认这个病例。
几十年来，古生物学家和古病理学家——利用化石研究古代疾病和受伤的科学家——已经提出了恐龙中癌症的发现，尽管这些肿瘤通常被认为是良性的。但2020年的骨肉瘤研究是一个快速发展的研究领域的一部分，旨在使用我们今天诊断人类和动物疾病所用的相似专长和设备来诊断恐龙疾病。唯一的区别是他们只能依靠化石来进行。
“这个领域最初是作为一个猜测开始的……但现在它实际上已经是一个科学企业，我们可以科学地检验假设，并且制定标准，”宾夕法尼亚州卡内基自然历史博物馆的脊椎动物古生物学研究助理布鲁斯·罗斯柴尔德说。“结果是，折磨恐龙的疾病基本上与影响人类或其他生物的疾病有相同的外观。”
这些调查的结果揭示了我们之前不知道的一些关于恐龙如何生活和死亡的详情。有人认为这些也可以为医学专家提供一些关于当今仍然影响我们的疾病的新见解。
稀有发现
寻找确诊恐龙骨癌的追求始于多伦多大学的古生物学家、加拿大皇家安大略博物馆的馆长大卫·埃文斯与加拿大麦克马斯特大学医学院院长、人类血液病学家马克·克罗瑟会面时。他们意识到可以利用他们的综合专长来尝试找到一例骨肉瘤。
然而，找到一个潜在病例并非易事。化石样本上的病变通常会被记录下来，但并不是真的被整理——按照这个特征进行组织——埃文斯说。相反，带有病症标记的骨骼通常分布在整个收藏中。埃文斯和其他几位科学家，包括麦克马斯特大学的骨病理学家斯涅扎娜·波波维奇，通过在加拿大鼓沙的皇家泰勒尔博物馆筛查数百块骨头后，认出了尖角龙胫骨上可能的骨癌迹象。埃文斯回忆：“我记得斯涅扎娜拿起这块骨头的时刻，她说，‘我认为这是骨癌’。”
骨头一端长了个肿块，最初被标记为骨折愈合部位，但即便乍看之下，它已有几个明显的骨癌特征：骨形明显畸形，肿块周围有大的、不正常的疏孔(开放孔洞)。
这时的团队由包括现代癌症专家在内的八名医学专家和四名古生物学家组成，他们使用一切可能的手段对这位7700万年前的病人进行诊断。他们将这块骨头与正常的尖角龙胫骨和一根确诊为骨肉瘤的人类小腿骨进行了比较。但他们也使用了X光、高质量的计算机断层扫描(CT)以及3D重建工具和组织切片(对骨头进行薄切)来创建活检，以便能在细胞级别上研究。
埃文斯说：“这使我们能够作出与我团队中的医生所提出的，在人类病人身上可能做出的癌症确诊相当的诊断。”“我们实际上对骨头进行了序列切割……我们能够追踪癌变肿瘤如何从膝部穿过骨头延伸到脚踝。”
西班牙特内里费大学的古生物学家佩内洛普·克鲁赞多-卡瓦列罗说，这项研究显示了以这种多学科方式，包括比较新的组织学分析来处理病理的重要性。
广泛研究
使用现代技术以这种方式进行医学诊断，而不仅仅是视觉上将恐龙的疾病与其他已知的疾病案例进行比较，正在古病理学中变得越来越普遍，这就像是在进行“卡片匹配游戏”，佛罗里达州迈阿密菲利普和帕特丽夏·霜科学博物馆的脊椎动物古生物学馆长凯里·伍德拉夫说。"单凭它们看起来相似并不意味着它们就是如此。"
克鲁赞多-卡瓦列罗最近记录了另一可能的骨肉瘤病例。这一次是在一只7000万年前发现于阿根廷巴塔哥尼亚的鸭嘴龙类草食恐龙，Bonapartesaurus rionegrensis的脚趾上。她的团队使用了影像数据和显微分析，以及对可见形状的描述来诊断肿瘤。
她说：“我们的研究帮助我们理解疾病在地球生命历史上何时出现。”
骨肉瘤的追踪甚至可以追溯到晚白垩纪之前。古生物学家亚拉·哈里迪和罗斯柴尔德采用微型CT扫描，诊断出一只2.4亿年前三叠纪干隆龟骨肉瘤，尽管他们并未使用埃文斯团队使用的各种不同技术。
科学家们也在研究恐龙疾病与其他主龙类之间的联系，这一类爬行动物群包括当今的鳄鱼和鸟类。这种方法有助于古生物学家理解恐龙是如何融入整个生命树的，印第安纳波利斯儿童博物馆的首席古生物学家詹妮弗·安尼说。
在她的工作中，安尼经常与兽医科学家合作，考虑在现存的鸟类和鳄类中发现哪些类型的条件可以与恐龙相比较。“这几乎就像是一个‘古生态学家’，”她说。“就好像是说，‘好吧，这是一种动物，我该如何研究它作为一种动物？’”
这种方法在2016年引导安尼和两位同事首次在恐龙中诊断出脓毒性关节炎——一种在微生物进入关节内，通常是在受伤后可能发生的情况。
新泽西发现的鸭嘴龙有一个“被蚕食”的肘部，看起来像是一颗花椰菜，“一看就知道不正常，但是我不知道我可能看到的是什么，”安尼说，于是他们将高分辨率X光微观断层扫描的结果与现存的鸟类和爬行动物的已知条件进行了比较。他们排除了包括痛风和结核病在内的几种疾病，然后最终确定了脓毒性关节炎的诊断，因为在骨头上看到了骨蚀、反应性骨增生和元素的痕迹。
这些新的分析有时候甚至会推翻之前的诊断。例如，由威斯康辛大学的兽医及古生物学家伊万·沃尔夫领导的研究得出的结论是，霸王龙下颌上经常见到的边缘光滑的病变，很可能并非如之前推测的那样是其他霸王龙类造成的咬伤，而是一种在今天的鸟类中造成类似效果的鸟类寄生性感染——鹅口疫。
但有时，即使是兽医们也对这些调查感到困惑。在去年发表的一篇论文中，安尼和她的同事们概述了他们在另一只鸭嘴龙身上发现的一些不寻常的病变。但她咨询的兽医科学家说他们从未见过类似的情况。“我把这些信息发送给了伦敦的皇家兽医学院，那里的咖啡室中挂起了这些图片，因为没人在现存动物上见过这样的情况，人们正在尝试弄明白这是什么。”
新的方法
当然，对于今天活着的动物进行诊断的区别在于，对于恐龙来说，除了化石化的骨头和其他硬组织，如牙齿、有时的皮肤、羽毛或毛发，几乎没有什么可研究的。“任何只有一部分诊断是骨头的情况，那真是太难了，”安尼说。“因为我们能用的信息极其有限，我们就像麦格佛一样：用我们能用的一切努力来试图提取这些信息。”
她补充说，骨头通常是生物学中最少研究的部分之一。“然而在古生物学中，我们所拥有的就是骨头。所以我们对骨头了解很多。”
伍德拉夫同意，在化石记录中诊断任何类型的病变都是极其困难的。“我们不能真正依赖我们今天会做的任何医疗测试……我们用来识别[疾病]的方法必须截然不同。”
伍德拉夫，一位专门研究蜥脚类——巨大的长脖子草食性恐龙，如腕龙——的科学家，最近也和兽医及医生们合作，首次诊断出一例恐龙的呼吸道感染。
他注意到一只1.5亿年前的梁龙类蜥脚类标本“多莉”(Dolly)有一个不正常的、块状的生长物在其椎骨上，化石化的样子就像花椰菜一样。“我知道我看到的东西不正常，但我不知道足以识别我甚至可能看到的是什么，”他说。
他在社交媒体上发了一张照片，询问是否有人见过类似的东西或知道它可能是什么，并很快收到了包括他未来的合著者在内的一连串回应。“这件事的专家普遍反应是，我的天啊，我们以前从未见过这种情况，但这正是我们会预测蜥脚类出现呼吸道感染的样子，”他说。
他组建的团队开始调查所有可能导致这种生长的病病。"有时候，在初步阶段排除它不是什么确实很重要，这有助于你聚焦于它是什么，"伍德拉夫说。
他们意识到这些突出物出现在骨头的确切区域，这些区域本应与“多莉”的气囊相连接——空气充满的结构，今天仍然出现在鸟类身上，并且经常感染导致呼吸道疾病气囊炎。"它们非常相似，我们得以建议'多莉'的诊断是气囊炎,"伍德拉夫说。“那些化石‘花椰菜’是一种继发性骨感染。”
无法说出这种感染的具体原因，因为明显的原因，团队无法对“多莉”进行任何血液检查。但现存的恐龙——即今天的鸟类——呼吸到真菌孢子是最常见的原因。"很可能，这就是150万年前我们的恐龙发生了什么，"伍德拉夫 说。"我们知道真菌的进化历史非常悠久，它们曾是这些环境的主要组成部分。"
其他科学家甚至可能发现了更久远的呼吸道感染迹象。2018年由罗斯柴尔德合著的一篇论文提出了在2.45亿年前的海洋爬行动物身上一种类似肺结核的呼吸道感染的证据。
当然，古生物学家已经研究了恐龙骨头中的疾病几十年，一些恐龙疾病比其他疾病有更好的记录。例如，愈合的断骨是“极为常见的”，埃文斯说。
然而，考虑到从估算的25亿个曾经活着的霸王龙中，只有大约32个成年的霸王龙的骨骼材料，了解疾病的普遍性的机会变得微乎其微。"我们真的没有很好地掌握流行病学，"罗斯柴尔德说。"我们所能说的就是它们追溯到多么久远，我们可以追溯很多这些疾病到二叠纪，那是在恐龙之前，但到目前为止，我们就只能走到这一步。"
还有很多疾病和病症丝毫不在恐龙的遗骸上留下任何痕迹，这使得我们很难知道大多数情况下是什么导致了它们的死亡。"或许我们的很多恐龙都死于疾病或类似的东西，但我们没有骨骼学的证据，所以骨头上没有迹象，"伍德拉夫说。
然而，随着科学的进步，我们可能会更擅长识别指向某些疾病的线索。"也许有很多骨头带有疾病，它们表面上几乎是不可见的，没有人会想到去寻找它们，"埃文斯说。
这越多的诊断被做出，古生物学家就能获取更多有关这些恐龙生活方式的信息。
例如，尖角龙的骨肉瘤极可能影响了其活动，使其成为当时顶级捕食者霸王龙的首要目标，埃文斯说。然而，事实似乎是它与其群体一起在自然灾害中死去，这表明它可能得到了其它群体成员的看护和保护，埃文斯说。"这是我们之前未有的关于恐龙生命的非常有趣和独特的洞见。"
意想不到的好处
然而，这些发现可能也会为我们对现代疾病的了解做出贡献。作为一名执业医学风湿病专家，罗斯柴尔德利用他对鸭嘴龙化石的分析来帮助区分骨软骨病和骨软骨炎，两种不同但外观相似的骨病。
埃文斯甚至应邀参加了以治愈疾病为重点的骨肉瘤研究所的研讨会。"[在那里]有很多世界顶级的骨癌专家，然后有我带着恐龙，"埃文斯说。他的论文诊断了一个巨大的肿瘤，位于完全可以预期在人类身上发现疾病的同样位置。"这让我们有了一些视角来思考这些疾病是多么古老。"
去年在伦敦科学博物馆的癌症革命展览上，展出了一块原始带有骨肉瘤的尖角龙胫骨模型。"我们想展示癌症不是一种独特的人类或现代疾病，"负责展览的首席策展人凯蒂·达宾说。"恐龙似乎是一个很棒的例子，展示癌症已经伴随多细胞生物很长时间了。"
埃文斯希望他的论文能引起医生们、研究者和专家们对与古生物学家合作的兴趣，反之亦然，同时也促进其他关于化石记录中可以发现的罕见疾病的发现。"谁知道这些发现可能会引导到哪里？"他说。他的团队已经在与另一组研究者合作，他们认为可能在一只食肉恐龙身上发现了骨肉瘤的证据。
但是，诊断这些恐龙的疾病也有助于我们更好地与它们建立联系，伍德拉夫说。
"你可以手持那块距今1.5亿年的‘多莉’(梁龙)的骨头，看到那些由某种呼吸系统疾病引起的感染迹象，就知道1.5亿年前，当多莉生病时感觉像我们所有人生病时一样糟糕，我觉得这非常迷人。"
