在加拿大学习狩猎恐龙的技巧之一是寻找橙色。恐龙骨头是暗褐色,棕褐色和灰色。但是,在荒芜的荒芜的砂岩中(干燥的景观中,风和水已经使大部分岩石磨损了),您有时会捕捉到闪烁的荧光橙色。走过去,您很可能会发现恐龙骨骼风化。
橙色是地衣,生长在骨头上。骨骼使地衣在不断侵蚀的景观中具有稳定的立足点,它的多孔性,在干旱期间可以储存水分以及充满矿物质(例如磷酸盐),这对于生长中的地衣至关重要。奇怪的是,有7600万年前死亡的生物在现代生态系统中起着一定作用,但生命是机会主义的。
生命几乎存在于地球上的任何地方。细菌在热液喷口中壮成长,真菌在切尔诺贝利内部生长,线虫蠕虫在南极冰原下爬行。最引人注目的是深处的生物圈,这是一个广阔的地下微生物生态系统,始于我们的脚下,延伸至地下几公里的岩石。为什么生活也不会居住在化石之中?
如果这样做的话,就会在识别化石的原始生物材料方面产生问题。这就是我们由芝加哥菲尔德博物馆的同事埃文·塞塔(Evan Saitta)领导的新研究的出发地,它详细介绍了恐龙骨骼内发现的有机物。
显然,流行的化石概念是错误的,在该概念中,骨骼被完全矿化并被新材料替代。大多数原始的骨矿物质 -磷酸钙-都可以存活。这与数百万年前的活着的,呼吸着的恐龙里面的东西一样。
研究表明恐龙骨骼内部隐藏着生命
地衣在艾伯塔省恐龙省立公园。信用:尼克·朗里奇(Nick Longrich),作者提供
值得注意的是,有机分子有时会持续存在。古代DNA使我们能够重建最近灭绝物种的基因组,并发现以前未知的物种,例如我们的表亲Denisovans。古代的蛋白质已经显示了已灭绝的哺乳动物箭齿兽的进化历史,以及化石颜料让我们把对恐龙的条纹和斑点上它们的卵。
已经宣布了更为引人注目的主张,包括DNA,蛋白质,甚至是恐龙骨骼的细胞和血管。但是它们比最古老的已证实的DNA和蛋白质还要大一个数量级,因此一直存在争议。恢复恐龙组织并使用恐龙DNA和蛋白质重建进化的想法令人着迷。但目前尚不清楚它们如何或是否能够存活数千万年。
化石中的一半DNA大约每500年消失一次,而DNA在150万年后应该变得不可读。蛋白质更具弹性。最早的历史可以追溯到400万年前,但是将蛋白质氨基酸结合在一起的肽键也会随着时间的推移而降解,因此目前尚不清楚它们是否可以在7500万年前的恐龙化石中生存。
同时,细菌,生物,真菌,植物的根和线虫等生物在地下生长。为了确保我们拥有恐龙组织,我们首先需要排除其他不太令人兴奋的可能性,例如被细菌生物膜污染。
取自恐龙化石的有机物。图片提供:作者Evan Saitta
微生物狩猎
为了了解恐龙骨骼内生物物质的来源,我们发起了一次独特的野外探险,不是针对恐龙,而是针对其中的微生物。我们发掘出一个尖角龙在恐龙省立公园,阿尔伯塔bonebed。用漂白剂,酒精和喷灯消毒工具,然后将化石包裹在铝箔中以防止污染。但是它们仍然充满生命,来自骨头内部。
从化石中提取的氨基酸显示了生命的明确标志。氨基酸以左手和右手配置存在。生物是左手氨基酸,但死亡后,它们的结构会缓慢地来回翻转,形成左手和右手分子的混合物。古代氨基酸的比例为1:1,但骨骼以左撇子分子为主,显示出近期的生物学活性。
我们还研究了骨骼中的碳。生物从大气中的二氧化碳中吸收碳,其中的二氧化碳含有放射性碳14。碳14经历了放射性衰变,其原子的一半大约每6000年消失一次。从7千6百万年前起,没有可检测到的碳14能够幸存,但是骨头里充满了碳。这些恐龙要么在几千年前死亡,要么就被生物污染了。
取自恐龙化石的有机物。图片提供:作者Evan Saitta
为了找出骨骼中的生物,我们从化石中提取了DNA和相关分子RNA。我们发现了令人惊讶的:一个繁荣的细菌群落。骨头的细菌DNA是周围泥岩的50倍。他们不是空墓,而是到处都是独特的微生物群落,即微生物组。
与岩石不同,骨头具有用于骨髓,血管和细胞的开放空间,这些空间现在为微生物创造了空间,并携带水和营养。骨头还含有制造DNA和细胞膜所需的磷。此外,从骨头中提取的有机组织和血管样结构(类似于在其他地方被认为是恐龙组织的结构)在被与DNA结合的发荧光染料染色后像圣诞树一样发光。丰富的DNA表明这些有机物是由细菌而非恐龙产生的。
大海捞针
寻找化石有机物有点像在大海捞针中寻找针头。我们没有争论过不存在针头,但是我们提供了一个更好的主意,如何从吸管中分辨出针头。尽管我们没有发现恐龙蛋白,但我们发现了同样引人注目的东西,即恐龙体内的生活。
取自恐龙化石的有机物。图片提供:作者Evan Saitta
当我们的Centrosaurus死亡时,它的身体喂养了其他生物-暴龙,苍蝇,甲虫,然后是细菌和真菌。但是死亡后这一过程仍在继续。微生物被埋葬在白垩纪洪泛区之下之后,它们本来会生活在骨骼中,然后当大海滚滚而恐龙躺在海床下一百米处时,仍在冰河时代冰川之下,最后才是今天的荒地之下。
认为这是非同寻常的,但是在一个伟大的恐龙的遗迹中,微小的微生物世界在数百万年间出现,演化和消失,这是生命与长寿之间复杂的相互作用。