恐龙蛋壳化石可以保存数百万年的氨基酸,氨基酸是蛋白质的组成部分

但在2017年,当我还是英国布里斯托尔大学古生物学博士生时,我听到房间对面传来了一声欢快的惊叹。
约克大学东北氨基酸外消旋化实验室负责人Kirsty Penkman刚刚阅读了色谱图上打印的数据,实际上是在
【菜科解读】
恐龙蛋壳化石可以保存数百万年的氨基酸,氨基酸是蛋白质的组成部分据《对话》(埃文·托马斯·赛塔):作为一名科学家,实验室工作有时会变得单调乏味。
但在2017年,当我还是英国布里斯托尔大学古生物学博士生时,我听到房间对面传来了一声欢快的惊叹。
约克大学东北氨基酸外消旋化实验室负责人Kirsty Penkman刚刚阅读了色谱图上打印的数据,实际上是在跳上跳下。
该仪器在蛋壳中检测到了古代氨基酸的特征。
氨基酸是构成生物体蛋白质序列的组成部分。
但这不仅仅是蛋壳;这是生活在7000万年前的巨型草食性恐龙泰坦巨龙的化石。
数百万年来,没有多少有机物质存活下来,这限制了科学家研究灭绝生物生物学的能力,而现代生物的蛋白质和DNA可以测序。
正如彭克曼的热情所暗示的那样,这些氨基酸非同寻常。
事实上,这一结果出乎意料地出现在我们团队努力测试恐龙骨骼中近乎原始蛋白质保存的说法中。
我把各种骨骼化石带到了彭克曼,但结果表明,没有原始氨基酸被保存下来,它们甚至被埋葬环境中的微生物污染了。
测试蛋壳化石甚至不在我们最初的研究计划中。
孤儿化石碎片然而,我刚刚看到我的同事Beatrice Demarchi、Penkman和他们的团队在380万年前的鸟蛋壳中检测到了短蛋白序列。
我预测,如果恐龙蛋壳没有保存任何原始蛋白质,那么它们的骨头也可能不会保存任何蛋白质,我想看看情况是否如此。
幸运的是,我们有恐龙蛋壳的来源。
2000年前后,许多蛋壳碎片从阿根廷非法出口到商业市场。
作为一个痴迷化石的孩子,我甚至收到了一个来自美国一家矿产商店的硬币大小的碎片。
彭克曼和我测试了这块碎片,以及欧洲博物馆礼品店的另一块碎片。
这些化石碎片在某些方面获得了科学价值,因为它们不属于任何博物馆收藏。
我们不必担心在分析过程中会损坏它们。
令我们惊讶的是,我们偶然发现了一个研究恐龙古代有机遗骸的难得机会。
蛋壳中的氨基酸在这一初步发现的推动下,我们的大型国际团队使用多种技术分析了更多来自阿根廷、西班牙和中国的恐龙蛋壳。
尽管一些蛋壳比其他蛋壳保存氨基酸的情况要好得多,但总体证据表明,这些分子是古老而原始的,可能有6600万至8600万年的历史。
在生命中,帮助蛋壳钙化的蛋白质被困在矿物晶体中。
然而,我们检测到的其余氨基酸由游离分子组成,这些分子通过与水的反应从蛋白质链上断裂。
我们只检测到一些最稳定的氨基酸。
不太稳定的那些没有出现,因为它们已经退化了。
仍然保存下来的氨基酸是化学家所说的外消旋体。
氨基酸可以以左旋或右旋的形式存在。
生物体调节其氨基酸,使其几乎完全以左旋构型出现。
生物体死亡后,氨基酸可以在利手性之间转换,直到达到50–50两种构型的混合物。
50-50的混合物被称为外消旋体,这表明氨基酸很久以前就已经从它们的蛋白质链中分离出来了。
方解石,氨基酸档案我们的恐龙蛋壳研究结果显示,与鸟类蛋壳和软体动物外壳的年轻化石相比,恐龙蛋壳的退化程度更为严重。
我们的结果也与实验室中蛋壳受热实验的结果相匹配,模拟了数千年或数百万年的降解过程。
生物体用一种叫做方解石的碳酸钙矿物来加固这些外壳。
与构成骨骼的磷酸钙不同,方解石可以作为一个封闭系统,在分解时捕获参与钙化的蛋白质的产物,包括从蛋白质序列中分离的游离氨基酸。
这个封闭的系统使我们能够在分析中观察氨基酸。
鸟类蛋壳甚至是在化石中发现保存蛋白质序列的最佳材料之一,更不用说游离氨基酸了。
德马奇的团队从至少650万年前的鸟蛋壳中检测到了短而完整的氨基酸序列,这些氨基酸序列仍然结合在一条链中。
其他研究人员声称发现了更多古老的氨基酸,以及更极端和不太可能的蛋白质序列保存声明。
但是,我们的研究使用了更广泛的方法,并报告了我们现在所知的组织中稳定分子的最佳信号,可以很好地保存分子。
我们的恐龙氨基酸可能是迄今为止发现的最古老的蛋白质相关物质的记录,证据非常有力,也是中生代恐龙的第一个明确证据。
用方解石回溯时光最终在蛋白质中表达的DNA中的基因序列为科学家研究的生物体提供了源代码。
但是,如果化石中只保存了一个子集的氨基酸,这就像从一本书中删除了除五个字母外的所有字母一样——几乎不可能进行文学分析。
#p#分页标题#e#那么,来自古代生命的哪些信息可能会在这些方解石时间胶囊中持续存在呢?一个生物信息信号可能涉及稳定的同位素,这些同位素是同一元素具有不同质量的原子。
科学家可以通过观察碳、氧或氮的稳定同位素比例来了解它们的来源,比如动物的饮食。
由于蛋壳方解石是一个封闭的系统,其氨基酸中稳定的同位素比例更有可能直接来自恐龙,而不是外部污染。
在未来的研究中,我们的团队将使用化石来寻找更远的时间。
除了产卵恐龙以外的其他生物用方解石来增强它们的组织。
例如,生活在5亿多年前的被称为三叶虫的海洋节肢动物眼睛里有方解石。
研究更古老的遗骸可以帮助科学家了解化石在长时间内发生的分子变化。
化石方解石,地球的分子时间胶囊,可能会为研究人员更好地了解它们的生物学提供来自遥远生命的微弱故事。
在我们的初步分析中使用的孤儿蛋壳找到了一个幸福的结局。
他们最终在阿根廷的巴塔哥尼亚自然科学博物馆(Museo Provincial Patagonico de Ciencias Naturales)找到了新家,并被遣返回已知唯一一个生产这种蛋壳微观结构的省份。
刚果奇怪的“恐龙”目击潮到底是如何回事?
uux.cn/Photograph by Roger de la Harpe, Danita Delimont/Alamy据美国国家地理网站(撰文:RYAN BILLER 编译:钟慧元):好几个世纪以来,当地人一直在说魔克拉姆边贝的故事,那是一种传说中的生物,据说就潜藏在刚果盆地中。
但随着森林消失,出现愈来愈多目击纪录──也让我们有机会看见民间传说如何随着地景的改变而改变。
树木开始晃动、猴子尖叫、群鸟惊飞。
在奥札拉. 科科瓦国家公园(Odzala-Kokoua National Park)深处,瑟拉. 阿邦奥(Selah Abong‘o)呆住了,深信她即将遇见某种从传说中走出来的生物:魔克拉姆边贝(mokele-mbembe),刚果传说中的恐龙。
2003年,这位年轻的刚果保育学家深入浓密的森林,去探勘一个毁灭性的埃博拉病毒爆发处,那里曾造成超过5000只西部低地大猩猩死亡。
但在那天,碰上了她奔驰的想象力,这种传染病也只能闪边了。
「结果只是一只真的很大只的森林象,」她笑着说:「我们这里没有恐龙啦,不过是真的很容易误把大象或河马当成恐龙,我就是这样。
那时候我还很菜。
」20年后,魔克拉姆边贝的传说依旧活跃,村落里流传着耳语,并随着每次的新「目击事件」而加油添醋,而阿邦奥说,森林砍伐就是背后的原因。
刚果盆地是地球第二大雨林,也是非常重要的生态系,而自从阿邦奥那次所谓的恐龙目击事件之后,刚果盆地已经失去了2300万公顷的森林,这片区域大小相当于整个英国。
随着人类聚落逐渐深入栖地,当地人也愈来愈常遇到野生动物。
魔克拉姆边贝也从神秘动物学爱好者和神创论传教士的西方伪科学执迷,转移回到了出生地、成为早就知道这个故事的居民之间共享的非洲当地传说。
「在那些深入动物栖地、居民又不习惯看到大型动物的较大聚落,他们突然间就开始整天遇到动物,」捷克籍的保育学家劳拉. 维拉秋瓦(Laura Vlachova)说:「就是这些人跟我说他们看过魔克拉姆边贝。
我认为,这显示的其实是民间传说也开始反映出生态系缩小的实际状况。
」当传说遇见现实巴阿卡人(Ba‘Aka)是生活在中非共和国、刚果民主共和国、加蓬和喀麦隆的森林原住民族,这个民族本来就有关于「能挡住河流者」的故事,已经流传了数百年,阿邦奥说。
如果传说中的生物真实存在,很可能会栖息在泰莱湖(Lake Tele),这是一处位在立夸拉沼泽(Likouala Swamps)里、被原始丛林包围的遥远水域。
这座湖坐落在泰莱湖共同保留区(the Lac Télé Community Reserve)内,是一处4400平方公里的原始土地,在2006年和2007的调查中发现了惊人的12万5000头大猩猩──比当时估计的全球大猩猩数量还多。
然而,尽管偏远,这个地区的栖地丧失也在恶化。
该地区内的聚落非常仰赖「刀耕火种」(slash-and-burn)农法,清理掉一片片森林,栽种木薯、花生、香蕉和玉米。
树木和灌丛被砍倒,剩下的植被则放火烧掉,让草木灰增添土壤肥力,提供短暂的生产力。
通常,在短短2-5年内,地力又会耗竭,迫使农民清理出另一片地方──是无限循环的生态梦魇。
2023年,刚果生物学家乔瑟夫. 欧阳吉(Joseph Oyange)去拜访刚果北部的一个家庭时亲眼观察到了这种现象。
他看着烟从这户人家清理掉的两公顷丛林土地上升起,在不知不觉中打断了大猩猩的栖地。
这些流离失所的灵长类会在晚上到田间觅食,到了早上只留下被踩坏的作物。
有个青少年听到了大猩猩的叫声,后来他告诉欧阳吉:「是魔克拉姆边贝在吼喔。
」「这些传说里通常有一定程度的事实,所以我不会完全忽视这些故事,」全球性计画「世界自然基金会非洲森林」的副总经理阿拉德. 布鲁姆(Allard Blom)说:「但我持怀疑态度,除非有人能让我看到证据,证实有类似恐龙的动物,不然我是不会相信的。
通常都是真实的动物被误认了。
」失去森林的代价不过,刚果盆地并不仅仅是民间传说的源头。
那里也是对当地社群与整个地球都非常重要的生态系。
刚果盆地的面积仅次于亚马逊,通常被称为「非洲之肺」。
每年吸纳15亿吨的二氧化碳,让此处成为全世界最大的碳汇。
但刚果盆地正腹背受敌。
农业、伐木、采矿,还有膨胀的人口,每年都更深入丛林,而政府的腐败又放行了不受查验的侵占。
对丛林肉无止尽的需求、工业的推进,还有气候变迁的阴影,都助长了刚果的破坏。
当然了,削弱雨林,会造成全球性的影响。
其中之一就是人类和野生动物的距离愈来愈近,这助长了人畜共通传染病──可以从动物身上跳到人类身上的疾病,如COVID-19、埃博拉和猴痘(又称M豆)──的传播。
「我们愈常接触野生动物,这些病毒跳到人类身上的机会就愈高。
」布鲁姆说:「这是很简单的统计问题。
」但这样的态势是把双面刃。
非洲公园组织(African Parks)的保育经理格威利. 吉本(Gwili Gibbon)表示:「商业活动促进了刚果盆地迅速成长,」使濒危的大猩猩和黑猩猩更容易接触到疾病,因为这两种动物的族群数量每年持续下滑,他的团队也清楚地看到了这种影响。
这些交互作用引发的连锁效应对瑟拉. 阿邦奥而言并不陌生。
将近20年前,她曾误把一头森林象当作魔克拉姆边贝。
「我同事到现在还会拿这件事笑我。
」她憨笑着说:「但如今回想起来,我会觉得难过。
大家竟然还会把大象和猩猩误认为魔克拉姆边贝,有很大原因是森林砍伐造成的。
像埃博拉这类的人畜共通疾病也还在扩散,因为人类正不断侵占森林。
而刚果......“她停了一下,「还在持续消失中。
」
刚果奇怪的“恐龙”目击潮到底是如何回事?
uux.cn/Photograph by Roger de la Harpe, Danita Delimont/Alamy据美国国家地理网站(撰文:RYAN BILLER 编译:钟慧元):好几个世纪以来,当地人一直在说魔克拉姆边贝的故事,那是一种传说中的生物,据说就潜藏在刚果盆地中。
但随着森林消失,出现愈来愈多目击纪录──也让我们有机会看见民间传说如何随着地景的改变而改变。
树木开始晃动、猴子尖叫、群鸟惊飞。
在奥札拉. 科科瓦国家公园(Odzala-Kokoua National Park)深处,瑟拉. 阿邦奥(Selah Abong‘o)呆住了,深信她即将遇见某种从传说中走出来的生物:魔克拉姆边贝(mokele-mbembe),刚果传说中的恐龙。
2003年,这位年轻的刚果保育学家深入浓密的森林,去探勘一个毁灭性的埃博拉病毒爆发处,那里曾造成超过5000只西部低地大猩猩死亡。
但在那天,碰上了她奔驰的想象力,这种传染病也只能闪边了。
「结果只是一只真的很大只的森林象,」她笑着说:「我们这里没有恐龙啦,不过是真的很容易误把大象或河马当成恐龙,我就是这样。
那时候我还很菜。
」20年后,魔克拉姆边贝的传说依旧活跃,村落里流传着耳语,并随着每次的新「目击事件」而加油添醋,而阿邦奥说,森林砍伐就是背后的原因。
刚果盆地是地球第二大雨林,也是非常重要的生态系,而自从阿邦奥那次所谓的恐龙目击事件之后,刚果盆地已经失去了2300万公顷的森林,这片区域大小相当于整个英国。
随着人类聚落逐渐深入栖地,当地人也愈来愈常遇到野生动物。
魔克拉姆边贝也从神秘动物学爱好者和神创论传教士的西方伪科学执迷,转移回到了出生地、成为早就知道这个故事的居民之间共享的非洲当地传说。
「在那些深入动物栖地、居民又不习惯看到大型动物的较大聚落,他们突然间就开始整天遇到动物,」捷克籍的保育学家劳拉. 维拉秋瓦(Laura Vlachova)说:「就是这些人跟我说他们看过魔克拉姆边贝。
我认为,这显示的其实是民间传说也开始反映出生态系缩小的实际状况。
」当传说遇见现实巴阿卡人(Ba‘Aka)是生活在中非共和国、刚果民主共和国、加蓬和喀麦隆的森林原住民族,这个民族本来就有关于「能挡住河流者」的故事,已经流传了数百年,阿邦奥说。
如果传说中的生物真实存在,很可能会栖息在泰莱湖(Lake Tele),这是一处位在立夸拉沼泽(Likouala Swamps)里、被原始丛林包围的遥远水域。
这座湖坐落在泰莱湖共同保留区(the Lac Télé Community Reserve)内,是一处4400平方公里的原始土地,在2006年和2007的调查中发现了惊人的12万5000头大猩猩──比当时估计的全球大猩猩数量还多。
然而,尽管偏远,这个地区的栖地丧失也在恶化。
该地区内的聚落非常仰赖「刀耕火种」(slash-and-burn)农法,清理掉一片片森林,栽种木薯、花生、香蕉和玉米。
树木和灌丛被砍倒,剩下的植被则放火烧掉,让草木灰增添土壤肥力,提供短暂的生产力。
通常,在短短2-5年内,地力又会耗竭,迫使农民清理出另一片地方──是无限循环的生态梦魇。
2023年,刚果生物学家乔瑟夫. 欧阳吉(Joseph Oyange)去拜访刚果北部的一个家庭时亲眼观察到了这种现象。
他看着烟从这户人家清理掉的两公顷丛林土地上升起,在不知不觉中打断了大猩猩的栖地。
这些流离失所的灵长类会在晚上到田间觅食,到了早上只留下被踩坏的作物。
有个青少年听到了大猩猩的叫声,后来他告诉欧阳吉:「是魔克拉姆边贝在吼喔。
」「这些传说里通常有一定程度的事实,所以我不会完全忽视这些故事,」全球性计画「世界自然基金会非洲森林」的副总经理阿拉德. 布鲁姆(Allard Blom)说:「但我持怀疑态度,除非有人能让我看到证据,证实有类似恐龙的动物,不然我是不会相信的。
通常都是真实的动物被误认了。
」失去森林的代价不过,刚果盆地并不仅仅是民间传说的源头。
那里也是对当地社群与整个地球都非常重要的生态系。
刚果盆地的面积仅次于亚马逊,通常被称为「非洲之肺」。
每年吸纳15亿吨的二氧化碳,让此处成为全世界最大的碳汇。
但刚果盆地正腹背受敌。
农业、伐木、采矿,还有膨胀的人口,每年都更深入丛林,而政府的腐败又放行了不受查验的侵占。
对丛林肉无止尽的需求、工业的推进,还有气候变迁的阴影,都助长了刚果的破坏。
当然了,削弱雨林,会造成全球性的影响。
其中之一就是人类和野生动物的距离愈来愈近,这助长了人畜共通传染病──可以从动物身上跳到人类身上的疾病,如COVID-19、埃博拉和猴痘(又称M豆)──的传播。
「我们愈常接触野生动物,这些病毒跳到人类身上的机会就愈高。
」布鲁姆说:「这是很简单的统计问题。
」但这样的态势是把双面刃。
非洲公园组织(African Parks)的保育经理格威利. 吉本(Gwili Gibbon)表示:「商业活动促进了刚果盆地迅速成长,」使濒危的大猩猩和黑猩猩更容易接触到疾病,因为这两种动物的族群数量每年持续下滑,他的团队也清楚地看到了这种影响。
这些交互作用引发的连锁效应对瑟拉. 阿邦奥而言并不陌生。
将近20年前,她曾误把一头森林象当作魔克拉姆边贝。
「我同事到现在还会拿这件事笑我。
」她憨笑着说:「但如今回想起来,我会觉得难过。
大家竟然还会把大象和猩猩误认为魔克拉姆边贝,有很大原因是森林砍伐造成的。
像埃博拉这类的人畜共通疾病也还在扩散,因为人类正不断侵占森林。
而刚果......“她停了一下,「还在持续消失中。
」