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Analytical Chemistry

恐龙化石中能否发现来自微生物的蛋白?

一项新研究继续了科学家是否发现真正恐龙蛋白片段的讨论

by Laura Howes
August 14, 2019 | APPEARED IN VOLUME 97, ISSUE 27

 

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Credit: Evan Saitta
Evan Saitta 在省立恐龙公园的山脊发掘出一个Centrosaurus化石。

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随着分析技术的进步,化学家们得以越来越多地探索那些先于我们生活在地球上的史前动物。不过近十年间,当一些科学家宣布在恐龙骨骼化石中发现存在蛋白后,引发了一些争议。

一支国际研究团队现提出在这些化石中发现了另一个生物物质来源。这些蛋白,他们表示,并非源于恐龙,而是微生物。同时,他们所发掘的一个化石自身拥有一个独特的微生物组(eLife 2019, DOI: 10.7554/eLife.46205)。

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Credit: Evan Saitta
在省立恐龙公园中发现的 Centrosaurus肋骨化石暴露出的末端。

该工作“再一次展示当对古分子的真实性进行评定时,骨骼的‘开放系统’行为使格外的谨慎显得尤为重要”,意大利都灵大学的 Beatrice Demarchi说,她并未参与这一新工作。

美国芝加哥菲尔德自然史博物馆的Evan T. Saitta 具备对诸如结缔组织的软体组织,羽毛和鳞片如何在化石化过程中得以保存进行探索的研究背景。为研究该过程,他结合地球化学和更为传统的古生物学,模拟软体组织的化石形成方式将生物物质置于高温和高压下。因该背景, Saitta成为对发现留存恐龙蛋白这一说法的怀疑派。例如,他发现处于化石化状态的羽毛中的角蛋白分解为热解产物。

2007年,美国北卡罗莱纳州立大学的Mary H. Schweitzer 宣布在留存的恐龙骨骼中发现了胶原蛋白,十年后加拿大多伦多大学的 Robert R. Reisz独立发表了相似说法,不过后者所用恐龙化石更为古老。 Schweitzer及其同事首先将他们的恐龙骨骼在弱酸中溶解,后使用蛋白结合抗体和质谱寻找恐龙蛋白,从而测得该蛋白。与此同时,Reisz的团队使用了无损显微镜技术对他们所用骨骼化石中的有机质进行检测。

Saitta 想要借助一系列测试看恐龙骨骼化石,例如变压扫描电子显微镜,热裂解气相色谱-质谱技术和放射性碳加速器质谱,他认为这些技术比其他研究者所使用的一些技术要更为可靠。那些别的方法,他说,对于鉴别恐龙蛋白可能过于敏感和不够明确。

Saitta 前往位于加拿大艾伯塔省名为“省立恐龙公园”的地方,在名为“ Centrosaurus”的一只角龙身上发掘出骨骼。他没有发现任何恐龙胶原蛋白的迹象。反而,Saitta 发现了更近期的有机分子,他将其归于骨骼化石中生长的微生物。他认为化石化的骨骼为这些土壤下的微生物提供了良好的生存环境。

不过,Schweitzer 和 Reisz仍坚持自己的发现。

“我对自己的数据非常有信心,”Schweitzer 说。自从去年Saitta将一个预印本上传至 BioRxiv,她便已经知道Saitta的论文。她指出自己的数据来自多样的化石,故其发现并非偶然产物。这些新的发现是发生在文献领域的一个争论的另一部分,且有时感觉私人化, Schweitzer 承认,并补充道她担心一些针对她而非其工作的批评会导致有效成果在缺乏充分证据证明其合理性的情况下被驳回,最终会损害该领域。

Schweitzer 继续了研究化石中的生物分子的工作,并作为合著者完成了一篇最新的文献综述(Proteomics J. 2019, DOI: 10.1002/pmic.201800251) ,其中提出评估古代化石遗骸中内源性生物分子存在的标准,以及相应的对照和检验方法。

Reisz 也继续赞同恐龙化石可含有原始恐龙蛋白碎片的说法。他指出,该领域中的每个人都承认在这些化石中存在有微生物。毕竟,微生物无处不在。他也辩称, Saitta研究团队的新发现未充分的论述 Reisz研究中的所有,例如事实上他所发现的蛋白是位于化石化骨骼中的特定结构中,即科学家们预期可能会发现那些蛋白的位置。

对于丹麦哥本哈根大学的一名古蛋白专家Matthew Collins而言,Saitta工作的价值在于它“试图全面报告恐龙骨骼中所存在的物质。“但他表示,正在进行辩论的双方都有其可取之处。正如 Schweitzer自己所总结,最终科学将会胜出。.

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