 恐龍蛋殼化石可以保存數百萬年的氨基酸，氨基酸是蛋白質的組成部分 （神秘的地球uux.cn）據《對話》（埃文·托馬斯·賽塔）：作為一名科學家，實驗室工作有時會變得單調乏味。但在2017年，當我還是英國布裏斯托爾大學古生物學博士生時，我聽到房間對麵傳來了一聲歡快的驚歎。約克大學東北氨基酸外消旋化實驗室負責人Kirsty Penkman剛剛閱讀了色譜圖上打印的數據，實際上是在跳上跳下。 該儀器在蛋殼中檢測到了古代氨基酸的特征。氨基酸是構成生物體蛋白質序列的組成部分。但這不僅僅是蛋殼；這是生活在7000萬年前的巨型草食性恐龍泰坦巨龍的化石。 數百萬年來，沒有多少有機物質存活下來，這限製了科學家研究滅絕生物生物學的能力，而現代生物的蛋白質和DNA可以測序。正如彭克曼的熱情所暗示的那樣，這些氨基酸非同尋常。 事實上，這一結果出乎意料地出現在我們團隊努力測試恐龍骨骼中近乎原始蛋白質保存的說法中。我把各種骨骼化石帶到了彭克曼，但結果表明，沒有原始氨基酸被保存下來，它們甚至被埋葬環境中的微生物汙染了。 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Beatrice Demarchi、Penkman和他們的團隊在380萬年前的鳥蛋殼中檢測到了短蛋白序列。我預測，如果恐龍蛋殼沒有保存任何原始蛋白質，那麽它們的骨頭也可能不會保存任何蛋白質，我想看看情況是否如此。幸運的是，我們有恐龍蛋殼的來源。 2000年前後，許多蛋殼碎片從阿根廷非法出口到商業市場。作為一個癡迷化石的孩子，我甚至收到了一個來自美國一家礦產商店的硬幣大小的碎片。彭克曼和我測試了這塊碎片，以及歐洲博物館禮品店的另一塊碎片。 這些化石碎片在某些方麵獲得了科學價值，因為它們不屬於任何博物館收藏。我們不必擔心在分析過程中會損壞它們。令我們驚訝的是，我們偶然發現了一個研究恐龍古代有機遺骸的難得機會。 蛋殼中的氨基酸 在這一初步發現的推動下，我們的大型國際團隊使用多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氨基酸的情況要好得多，但總體證據表明，這些分子是古老而原始的，可能有6600萬至8600萬年的曆史。 在生命中，幫助蛋殼鈣化的蛋白質被困在礦物晶體中。然而，我們檢測到的其餘氨基酸由遊離分子組成，這些分子通過與水的反應從蛋白質鏈上斷裂。我們隻檢測到一些最穩定的氨基酸。不太穩定的那些沒有出現，因為它們已經退化了。 仍然保存下來的氨基酸是化學家所說的外消旋體。氨基酸可以以左旋或右旋的形式存在。生物體調節其氨基酸，使其幾乎完全以左旋構型出現。生物體死亡後，氨基酸可以在利手性之間轉換，直到達到50–50兩種構型的混合物。 50-50的混合物被稱為外消旋體，這表明氨基酸很久以前就已經從它們的蛋白質鏈中分離出來了。 方解石，氨基酸檔案 我們的恐龍蛋殼研究結果顯示，與鳥類蛋殼和軟體動物外殼的年輕化石相比，恐龍蛋殼的退化程度更為嚴重。我們的結果也與實驗室中蛋殼受熱實驗的結果相匹配，模擬了數千年或數百萬年的降解過程。 生物體用一種叫做方解石的碳酸鈣礦物來加固這些外殼。與構成骨骼的磷酸鈣不同，方解石可以作為一個封閉係統，在分解時捕獲參與鈣化的蛋白質的產物，包括從蛋白質序列中分離的遊離氨基酸。這個封閉的係統使我們能夠在分析中觀察氨基酸。 鳥類蛋殼甚至是在化石中發現保存蛋白質序列的最佳材料之一，更不用說遊離氨基酸了。德馬奇的團隊從至少650萬年前的鳥蛋殼中檢測到了短而完整的氨基酸序列，這些氨基酸序列仍然結合在一條鏈中。 其他研究人員聲稱發現了更多古老的氨基酸，以及更極端和不太可能的蛋白質序列保存聲明。但是，我們的研究使用了更廣泛的方法，並報告了我們現在所知的組織中穩定分子的最佳信號，可以很好地保存分子。 我們的恐龍氨基酸可能是迄今為止發現的最古老的蛋白質相關物質的記錄，證據非常有力，也是中生代恐龍的第一個明確證據。 用方解石回溯時光 最終在蛋白質中表達的DNA中的基因序列為科學家研究的生物體提供了源代碼。但是，如果化石中隻保存了一個子集的氨基酸，這就像從一本書中刪除了除五個字母外的所有字母一樣——幾乎不可能進行文學分析。那麽，來自古代生命的哪些信息可能會在這些方解石時間膠囊中持續存在呢？ 一個生物信息信號可能涉及穩定的同位素，這些同位素是同一元素具有不同質量的原子。科學家可以通過觀察碳、氧或氮的穩定同位素比例來了解它們的來源，比如動物的飲食。由於蛋殼方解石是一個封閉的係統，其氨基酸中穩定的同位素比例更有可能直接來自恐龍，而不是外部汙染。 在未來的研究中，我們的團隊將使用化石來尋找更遠的時間。除了產卵恐龍以外的其他生物用方解石來增強它們的組織。例如，生活在5億多年前的被稱為三葉蟲的海洋節肢動物眼睛裏有方解石。 研究更古老的遺骸可以幫助科學家了解化石在長時間內發生的分子變化。化石方解石，地球的分子時間膠囊，可能會為研究人員更好地了解它們的生物學提供來自遙遠生命的微弱故事。 在我們的初步分析中使用的孤兒蛋殼找到了一個幸福的結局。他們最終在阿根廷的巴塔哥尼亞自然科學博物館（Museo Provincial Patagonico de Ciencias Naturales）找到了新家，並被遣返回已知唯一一個生產這種蛋殼微觀結構的省份。 |
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