恐龙血细胞:一块 1.15 亿年前的化石改写了什么能在深时中存活
周一发表于《美国国家科学院院刊》的一项研究,报告了迄今为止关于恐龙化石中血细胞的最有力证据。证据来自一具幼年阿拉塔龙(Aratasaurus museunacionali)的腿骨,这是一种生活在约 1.15 亿年前早白垩世、今天巴西东北部地区的肉食性兽脚类恐龙。在这些骨骼的血管通道内,研究人员发现了大量形似化石红血细胞的微观结构,以及血红素的化学证据——血红素是血红蛋白核心的含铁生物分子,血红蛋白正是让血液呈现红色的蛋白质。这是血红素首次在恐龙化石中被化学鉴定,而这项发现的表述经过刻意收窄,也因此反而更可信。
这块化石本身已经等待了很久才讲出这个故事。它于 2008 年在塞阿拉州的一座石膏矿中出土,保存了这只动物右腿股骨、胫骨和足部的部分骨骼。这只个体是幼年或青年个体,死亡时约 4 岁,体长约 3.1 米。研究团队对骨骼薄片进行分析后发现,这些细胞样结构与一种名为黑锰矿的复杂锰氧化物一同保存下来,这种矿物似乎帮助维持了分子结构。他们还检测到与胶原蛋白相关的氨基酸,但作者明确指出,这并不等于找回了完整的远古蛋白质,正如血红素信号也不等于找回了完整的血液。
这种区分正是关键所在,而第一作者把话说得很直白。领导这项研究的澳大利亚珀斯科廷大学有机与同位素地球化学家克利蒂·格莱斯说:“我们并没有找到一瓶恐龙血。我们看到的是远古生物学的矿物与分子回声,而这在科学上要有意思得多。”她同时称这是一项里程碑式发现,因为它挑战了血红蛋白这类生物分子无法在深时中存活的长期假设。作者对这具化石得以保存的解释是一种罕见组合:在富含微生物但缺氧的环境中迅速埋藏,矿化作用在脆弱结构腐烂消失之前将其锁定。
此前已有研究提出过类似的可能性,因此这篇论文的意义不在于第一次瞥见,而在于第一次化学鉴定。显微镜下的形状可以被矿物模仿,而化学信号虽然更难伪造,却也并非不可能被误读。污染和矿物模仿是任何此类发现都必须经受的两种质疑,也正是因此,现在最有意思的问题不是这一块化石是否特殊,而是这种方法能否第二次奏效。如果血红素能在阿拉塔龙身上找到,它就应该也能在类似条件下保存的其他恐龙身上找到;如果找不到,阿拉塔龙的结果就只会停留为一件奇闻,而不是一个领域的开端。
这正是我要下注的检验:到 2027 年底之前,会有一项同行评审研究在另一个分类单元的恐龙化石中报告血红素或血红素衍生的分子证据。这项检验的意义超出一块化石。在多种恐龙身上确认血液化学,将为古生物学家提供研究血液演化、新陈代谢和活动水平的新途径——这些问题仅靠骨骼只能隐约触及。格莱斯及其合作者还指出更广泛的含义:如果精细的生物分子能在地球上恶劣环境中化石保存数百万年,那么类似的生命痕迹也可能留存在宇宙别处——这是一个有待探索的天体生物学问题,而不是一项承诺。
这里还有一个更安静的教训,关于什么算作保存。阿拉塔龙的骨骼并没有保存血液,它保存的是血液化学的形状——在 1.15 亿年里被翻译成了矿物。古生物学花了两个世纪把骨骼当作建筑来解读。这篇论文提示,在合适的埋藏条件下,骨骼也可以当作化学来解读:微弱、不完整、容易被夸大,但真实到可以检验。未来两年将证明这种解读是否站得住脚——在这块化石上,也在其他化石上。对一门科学而言,这比确定性更好的位置:一个公开提出的可检验断言,正反证据仍在陆续到来。
| 研究发现了什么 | 它没有证明什么 |
|---|---|
| 腿骨血管通道内形似化石红血细胞的微观结构 | 完整的血细胞或一瓶恐龙血 |
| 血红素的化学证据,即与血红蛋白相关的含铁生物分子 | 完整的血红蛋白或任何恐龙 DNA |
| 帮助保存这些结构的锰氧化物黑锰矿 | 每一块恐龙化石都保存着此类化学物质 |
| 与胶原蛋白相关的氨基酸 | 一种完整的远古蛋白质 |