科學(xué)家分離出一只Caudipteryx恐龍保存精美的軟骨細(xì)胞

據(jù)外媒報(bào)道，來自中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所(IVPP)和山東天宇自然博物館(STM)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在中國東北的一只1.25億年前的恐龍中分離出了保存精美的軟骨細(xì)胞，這些細(xì)胞含有殘留的有機(jī)分子和染色質(zhì)的細(xì)胞核。這項(xiàng)研究發(fā)表在2021年9月24日的《Communications Biology》上。

這種恐龍被稱為Caudipteryx，這是一種小型孔雀大小的雜食動(dòng)物，長有長長的尾羽。它在早白堊紀(jì)期間游蕩于遼寧省熱河生物群的淺水湖畔。

IVPP副教授和這項(xiàng)研究的論文共同作者李志恒指出：“多年來積累的地質(zhì)數(shù)據(jù)表明，熱河生物群的化石保存非常特殊，因?yàn)榧?xì)小的火山灰掩埋了尸體并將其保存到了細(xì)胞水平。”

科學(xué)家們從這個(gè)標(biāo)本的右股骨上提取了一塊遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)軟骨，然后將其脫鈣，并使用不同的顯微鏡和化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行分析。他們意識(shí)到，所有的細(xì)胞都在動(dòng)物死亡后被硅化了。這種硅化很可能是使這些細(xì)胞得以很好保存的原因。

他們還發(fā)現(xiàn)了兩種主要的細(xì)胞類型：在化石化時(shí)健康的細(xì)胞以及在死亡過程中多孔化和化石化的不那么健康的細(xì)胞。IVPP副教授、這項(xiàng)研究的通訊作者Alida Bailleul指出：“有可能這些細(xì)胞甚至在動(dòng)物死亡之前就已經(jīng)在死亡。”

細(xì)胞死亡是一個(gè)在所有動(dòng)物的生命中自然發(fā)生的過程。但能將一個(gè)化石細(xì)胞放入細(xì)胞周期中的一個(gè)特定位置，這在古生物學(xué)中還是相當(dāng)新的。這就是IVPP科學(xué)家的目標(biāo)之一：改善化石中的細(xì)胞圖像。

此外，該團(tuán)隊(duì)還分離出了一些細(xì)胞，并用全世界生物實(shí)驗(yàn)室中使用的一種化學(xué)品對(duì)它們進(jìn)行染色。這種紫色的化學(xué)物質(zhì)被稱為蘇木精，能和細(xì)胞的核結(jié)合。在對(duì)恐龍材料進(jìn)行染色后，一個(gè)恐龍細(xì)胞顯示出一個(gè)紫色的細(xì)胞核，并伴有一些更深的紫色線。這意味著這個(gè)1.25億年前的恐龍細(xì)胞的細(xì)胞核保存得非常好，保留了一些原始的生物大分子和染色質(zhì)的線。

地球上所有生物體細(xì)胞內(nèi)的染色質(zhì)是由緊密排列的DNA分子組成。因此，這項(xiàng)研究的結(jié)果提供了初步數(shù)據(jù)，這表明原始恐龍DNA的殘余可能仍被保存下來。但要精確地測試這一點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)需要做更多的工作，并使用比他們在這里使用的染色法更精細(xì)的化學(xué)方法。

“說實(shí)話，我們顯然對(duì)化石的細(xì)胞核感興趣，因?yàn)槿绻鸇NA被保存下來，而大部分的DNA應(yīng)該在這里，”Alida Bailleul說道。去年她發(fā)表了另一項(xiàng)報(bào)告了蒙大拿州的恐龍軟骨細(xì)胞中特殊的核和生物分子保存情況的研究。她還說道：“因此，我們有很好的初步數(shù)據(jù)、非常令人興奮的數(shù)據(jù)，但我們剛剛開始了解非常古老的化石中的細(xì)胞生物化學(xué)。在這一點(diǎn)上，我們需要做更多的工作。”

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為他們需要做更多的分析，甚至開發(fā)出新的方法來了解可能使生物分子保存在恐龍細(xì)胞中的過程，因?yàn)閺膩頉]有人成功地對(duì)任何恐龍DNA進(jìn)行測序。在古DNA界，測序方法被用來確認(rèn)古DNA是否保存在化石中。到目前為止，這些方法只對(duì)年輕的化石起作用(不超過一百萬年)，但對(duì)恐龍材料從未起作用。恐龍被認(rèn)為太老了，無法保留任何DNA。然而來自IVPP和STM的科學(xué)家收集的化學(xué)數(shù)據(jù)表明情況并非如此。

即使必須收集更多的數(shù)據(jù)，這項(xiàng)研究肯定地表明了，1.25億年的恐龍細(xì)胞化石不能被認(rèn)為是100%的巖石。它們并沒有完全“石化”。相反，它們?nèi)院杏袡C(jī)分子的殘留物。現(xiàn)在，關(guān)鍵是要弄清楚這些分子到底是什么，它們是否保留了任何生物信息和DNA的殘余。