在蛋殼化石中檢測到的有機物質可以解開恐龍的秘密

作為一名科學家，實驗室工作有時會變得單調。但在2017年，當我在英國布里斯托爾大學攻讀古生物學博士學位時，我聽到房間對面傳來一陣歡快的驚呼聲。

柯斯蒂·彭克曼，負責人東北氨基酸外消旋實驗室在約克大學，剛剛閱讀了從色譜圖上打印出來的數據，幾乎上躥下跳。

該儀器檢測到了古代的跡象氨基酸在蛋殼里。氨基酸是構成生物體蛋白質序列的組成部分。

但這不僅僅是一個蛋殼;這是一塊化石泰坦巨龍一個巨型草食性恐龍生活在大約7000萬年前。

在數百萬年的時間里，沒有多少有機物質能夠存活下來，這限制了科學家研究已滅絕生物的生物學能力，而現代生物的蛋白質和DNA可以被測序。正如彭克曼的熱情所暗示的那樣，這些氨基酸是非凡的。

事實上，在我們團隊努力測試的過程中，這個結果是出乎意料的聲稱近乎原始的蛋白質保存在恐龍骨。我給彭克曼帶來了各種化石骨頭，但建議的結果沒有原始氨基酸被保存下來，而且它們甚至被微生物污染從他們被埋葬的環境來看。

測試蛋殼化石甚至不在我們最初的研究計劃中。

孤兒化石碎片

然而，我剛剛看到我的同事比阿特麗斯·德馬奇，Penkman和他們的團隊在以下方面檢測到了短蛋白質序列380萬年前的鳥蛋殼.我預測，如果恐龍蛋殼沒有保留任何原始蛋白質，那么它們的骨骼很可能也不會保留任何蛋白質，并想看看情況是否如此。幸運的是，我們有恐龍蛋殼的來源。

2000年左右，許多蛋殼碎片從阿根廷非法出口到阿根廷商業市場.作為一個癡迷化石的孩子，我甚至從一家美國礦物商店收到了一枚硬幣大小的碎片。彭克曼和我測試了這個碎片，以及歐洲博物館禮品店的另一個碎片。

這些化石碎片在某種程度上獲得了科學價值，因為它們不屬于任何博物館藏品。在分析過程中，我們不必擔心損壞它們。令我們驚訝的是，我們偶然發現了一個難得的機會來研究恐龍的古代有機遺骸。

蛋殼中的氨基酸

在這個初步發現的推動下，我們的大型國際團隊使用各種技術分析了更多來自阿根廷、西班牙和中國的恐龍蛋殼。

盡管一些蛋殼比其他蛋殼保存的氨基酸要好得多，但總體證據表明這些分子是古老而原始的，可能在6600萬至8600萬年之間。

在生命過程中，有助于鈣化蛋殼的蛋白質被困在礦物晶體中。然而，我們檢測到的其余氨基酸由游離分子組成，這些游離分子通過與水反應而從蛋白質鏈上脫落。我們只檢測到一些最穩定的氨基酸。不太穩定的沒有，因為它們已經退化了。

仍然保留的氨基酸是什么化學家稱外消旋.氨基酸可以以左手或右手構型出現。生物體調節它們的氨基酸，使它們幾乎完全以左旋結構出現。生物體死亡后，氨基酸可以在雙手之間轉換，直到它們達到兩種配置的 50-50 種混合物。

50-50 的混合物被稱為外消旋，表明氨基酸已從其蛋白質鏈中分離出來很久以前.

方解石，氨基酸檔案

我們的恐龍蛋殼結果顯示，比在較年輕的化石中看到的更極端的退化。鳥蛋殼和軟體動物殼.我們的結果也匹配那些來自實驗的在實驗室中將蛋殼暴露在高溫下，模擬數千年或數百萬年的降解。

生物體用一種碳酸鈣礦物稱為方解石.與構成骨骼的磷酸鈣不同，方解石可以通過捕獲參與鈣化的蛋白質分解產物（包括從蛋白質序列中分離出來的游離氨基酸）來充當封閉系統。這個封閉的系統使我們能夠在分析中觀察氨基酸。

鳥蛋殼甚至在最好的材料在化石中找到保存下來的蛋白質序列，更不用說游離氨基酸了。Demarchi的團隊已經檢測到至少從鳥蛋殼中檢測到仍然結合在鏈中的短而完整的氨基酸序列650萬年前.

其他研究人員聲稱已經找到了更古老氨基酸，以及更極端以及不太可能聲稱保留的蛋白質序列。但是，我們的研究使用方法范圍更廣并報告了我們現在組織中穩定分子的最佳信號知道可以很好地保存分子.

我們的恐龍氨基酸可能保持著迄今為止發現的最古老的蛋白質相關材料的記錄，證據非常有力，并且是第一個明確的證據中生代恐龍.

使用方解石回顧過去

DNA中的基因序列最終在蛋白質中表達，為科學家可以研究的生物體提供了源代碼。但是，如果化石中只保留了一部分氨基酸，這就像從一本書中刪除了五個字母之外的所有字母——幾乎不可能進行文學分析。那么，這些方解石時間膠囊中可能存在哪些來自古代生活的信息呢？

一種生物信息信號可能涉及穩定同位素，它們是具有不同質量的相同元素的原子。科學家可以看看穩定同位素比率碳、氧或氮，以了解它們的來源，例如動物的飲食。由于蛋殼方解石是一個封閉系統，其氨基酸中的穩定同位素比率更有可能直接來自恐龍，而不是外部污染。

在未來的研究中，我們的團隊將使用化石來搜索更遠的時間。產卵以外的生物恐龍用方解石加固他們的組織。例如，生活在五億多年前的海洋節肢動物稱為三葉蟲他們的眼睛里有方解石.

研究更古老的遺骸可以幫助科學家了解化石在很長一段時間內發生的分子變化。化石方解石是地球的分子時間膠囊，可能會為研究人員提供早已逝去的生命的微弱故事，以便更好地了解他們的生物學。

我們初步分析中使用的孤兒蛋殼發現了一個幸福的結局。他們最終在阿根廷獲得了新家巴塔哥尼科自然科學博物館，巴塔哥尼亞的自然科學博物館，被遣返到唯一的省份已知產生該類型蛋殼微觀結構。

埃文·托馬斯·賽塔，古生物學博士后，芝加哥大學

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