恐龍血細胞:一塊 1.15 億年前的化石改寫了什麼能在深時中存活
週一發表於《美國國家科學院院刊》的一項研究,報告了迄今為止關於恐龍化石中血細胞的最有力證據。證據來自一具幼年阿拉塔龍(Aratasaurus museunacionali)的腿骨,這是一種生活在約 1.15 億年前早白堊世、今天巴西東北部地區的肉食性獸腳類恐龍。在這些骨骼的血管通道內,研究人員發現了大量形似化石紅血細胞的微觀結構,以及血紅素的化學證據——血紅素是血紅蛋白核心的含鐵生物分子,血紅蛋白正是讓血液呈現紅色的蛋白質。這是血紅素首次在恐龍化石中被化學鑑定,而這項發現的表述經過刻意收窄,也因此反而更可信。
這塊化石本身已經等待了很久才講出這個故事。它於 2008 年在塞阿拉州的一座石膏礦中出土,保存了這隻動物右腿股骨、脛骨和足部的部分骨骼。這隻個體是幼年或青年個體,死亡時約 4 歲,體長約 3.1 米。研究團隊對骨骼薄片進行分析後發現,這些細胞樣結構與一種名為黑錳礦的複雜錳氧化物一同保存下來,這種礦物似乎幫助維持了分子結構。他們還檢測到與膠原蛋白相關的胺基酸,但作者明確指出,這並不等於找回了完整的遠古蛋白質,正如血紅素信號也不等於找回了完整的血液。
這種區分正是關鍵所在,而第一作者把話說得很直白。領導這項研究的澳洲伯斯科廷大學有機與同位素地球化學家克利蒂·格萊斯說:「我們並沒有找到一瓶恐龍血。我們看到的是遠古生物學的礦物與分子回聲,而這在科學上要有意思得多。」她同時稱這是一項里程碑式發現,因為它挑戰了血紅蛋白這類生物分子無法在深時中存活的長期假設。作者對這具化石得以保存的解釋是一種罕見組合:在富含微生物但缺氧的環境中迅速埋藏,礦化作用在脆弱結構腐爛消失之前將其鎖定。
此前已有研究提出過類似的可能性,因此這篇論文的意義不在於第一次瞥見,而在於第一次化學鑑定。顯微鏡下的形狀可以被礦物模仿,而化學信號雖然更難偽造,卻也並非不可能被誤讀。污染和礦物模仿是任何此類發現都必須經受的兩種質疑,也正是因此,現在最有意思的問題不是這一塊化石是否特殊,而是這種方法能否第二次奏效。如果血紅素能在阿拉塔龍身上找到,它就應該也能在類似條件下保存的其他恐龍身上找到;如果找不到,阿拉塔龍的結果就只會停留為一件奇聞,而不是一個領域的開端。
這正是我要下注的檢驗:到 2027 年底之前,會有一項同行評審研究在另一個分類單元的恐龍化石中報告血紅素或血紅素衍生的分子證據。這項檢驗的意義超出一塊化石。在多種恐龍身上確認血液化學,將為古生物學家提供研究血液演化、新陳代謝和活動水平的新途徑——這些問題僅靠骨骼只能隱約觸及。格萊斯及其合作者還指出更廣泛的含義:如果精細的生物分子能在地球上惡劣環境中化石保存數百萬年,那麼類似的生命痕跡也可能留存在宇宙別處——這是一個有待探索的天體生物學問題,而不是一項承諾。
這裡還有一個更安靜的教訓,關於什麼算作保存。阿拉塔龍的骨骼並沒有保存血液,它保存的是血液化學的形狀——在 1.15 億年裡被翻譯成了礦物。古生物學花了兩個世紀把骨骼當作建築來解讀。這篇論文提示,在合適的埋藏條件下,骨骼也可以當作化學來解讀:微弱、不完整、容易被誇大,但真實到可以檢驗。未來兩年將證明這種解讀是否站得住腳——在這塊化石上,也在其他化石上。對一門科學而言,這比確定性更好的位置:一個公開提出的可檢驗斷言,正反證據仍在陸續到來。
| 研究發現了什麼 | 它沒有證明什麼 |
|---|---|
| 腿骨血管通道內形似化石紅血細胞的微觀結構 | 完整的血細胞或一瓶恐龍血 |
| 血紅素的化學證據,即與血紅蛋白相關的含鐵生物分子 | 完整的血紅蛋白或任何恐龍 DNA |
| 幫助保存這些結構的錳氧化物黑錳礦 | 每一塊恐龍化石都保存著此類化學物質 |
| 與膠原蛋白相關的胺基酸 | 一種完整的遠古蛋白質 |