恐龍蛋殼化石可以保存數(shù)百萬年的氨基酸，氨基酸是化石蛋白質(zhì)的組成部分
（神秘的地球uux.cn）據(jù)《對話》（埃文·托馬斯·賽塔）：作為一名科學(xué)家，實驗室工作有時會變得單調(diào)乏味。存數(shù)但在2017年，百萬部分當(dāng)我還是氨基英國布里斯托爾大學(xué)古生物學(xué)博士生時，我聽到房間對面?zhèn)鱽砹艘宦暁g快的酸氨驚嘆。約克大學(xué)東北氨基酸外消旋化實驗室負責(zé)人Kirsty Penkman剛剛閱讀了色譜圖上打印的基酸數(shù)據(jù)，實際上是質(zhì)的組成在跳上跳下。
該儀器在蛋殼中檢測到了古代氨基酸的恐龍可保特征。氨基酸是蛋殼蛋白構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)序列的組成部分。但這不僅僅是化石蛋殼；這是生活在7000萬年前的巨型草食性恐龍?zhí)┨咕摭埖幕?br>數(shù)百萬年來，存數(shù)沒有多少有機物質(zhì)存活下來，百萬部分這限制了科學(xué)家研究滅絕生物生物學(xué)的氨基能力，而現(xiàn)代生物的蛋白質(zhì)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(jié)果出乎意料地出現(xiàn)在我們團隊努力測試恐龍骨骼中近乎原始蛋白質(zhì)保存的說法中。我把各種骨骼化石帶到了彭克曼，但結(jié)果表明，沒有原始氨基酸被保存下來，它們甚至被埋葬環(huán)境中的微生物污染了。
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(yù)測，如果恐龍蛋殼沒有保存任何原始蛋白質(zhì)，那么它們的骨頭也可能不會保存任何蛋白質(zhì)，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年前后，許多蛋殼碎片從阿根廷非法出口到商業(yè)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(chǎn)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面獲得了科學(xué)價值，因為它們不屬于任何博物館收藏。我們不必擔(dān)心在分析過程中會損壞它們。令我們驚訝的是，我們偶然發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的推動下，我們的大型國際團隊使用多種技術(shù)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(jù)表明，這些分子是古老而原始的，可能有6600萬至8600萬年的歷史。
在生命中，幫助蛋殼鈣化的蛋白質(zhì)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，這些分子通過與水的反應(yīng)從蛋白質(zhì)鏈上斷裂。我們只檢測到一些最穩(wěn)定的氨基酸。不太穩(wěn)定的那些沒有出現(xiàn)，因為它們已經(jīng)退化了。
仍然保存下來的氨基酸是化學(xué)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(diào)節(jié)其氨基酸，使其幾乎完全以左旋構(gòu)型出現(xiàn)。生物體死亡后，氨基酸可以在利手性之間轉(zhuǎn)換，直到達到50–50兩種構(gòu)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(jīng)從它們的蛋白質(zhì)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(jié)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(jié)果也與實驗室中蛋殼受熱實驗的結(jié)果相匹配，模擬了數(shù)千年或數(shù)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(gòu)成骨骼的磷酸鈣不同，方解石可以作為一個封閉系統(tǒng)，在分解時捕獲參與鈣化的蛋白質(zhì)的產(chǎn)物，包括從蛋白質(zhì)序列中分離的游離氨基酸。這個封閉的系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)保存蛋白質(zhì)序列的最佳材料之一，更不用說游離氨基酸了。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(jié)合在一條鏈中。
其他研究人員聲稱發(fā)現(xiàn)了更多古老的氨基酸，以及更極端和不太可能的蛋白質(zhì)序列保存聲明。但是，我們的研究使用了更廣泛的方法，并報告了我們現(xiàn)在所知的組織中穩(wěn)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(fā)現(xiàn)的最古老的蛋白質(zhì)相關(guān)物質(zhì)的記錄，證據(jù)非常有力，也是中生代恐龍的第一個明確證據(jù)。
用方解石回溯時光
最終在蛋白質(zhì)中表達的DNA中的基因序列為科學(xué)家研究的生物體提供了源代碼。但是，如果化石中只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(xué)分析。那么，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(xù)存在呢？
一個生物信息信號可能涉及穩(wěn)定的同位素，這些同位素是同一元素具有不同質(zhì)量的原子?？茖W(xué)家可以通過觀察碳、氧或氮的穩(wěn)定同位素比例來了解它們的來源，比如動物的飲食。由于蛋殼方解石是一個封閉的系統(tǒng)，其氨基酸中穩(wěn)定的同位素比例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尋找更遠的時間。除了產(chǎn)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(jié)肢動物眼睛里有方解石。
研究更古老的遺骸可以幫助科學(xué)家了解化石在長時間內(nèi)發(fā)生的分子變化?；浇馐厍虻姆肿訒r間膠囊，可能會為研究人員更好地了解它們的生物學(xué)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(jié)局。他們最終在阿根廷的巴塔哥尼亞自然科學(xué)博物館（Museo Provincial Patagonico de Ciencias Naturales）找到了新家，并被遣返回已知唯一一個生產(chǎn)這種蛋殼微觀結(jié)構(gòu)的省份。

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