02.29 七千五百萬年的鴨嘴龍化石保存了軟骨細胞、染色體和DNA

七千五百萬年的鴨嘴龍化石保存了軟骨細胞、染色體和DNA

從蒙大拿州的雙麥迪遜組(Two Medicine formation)中重建Hypacrosaurus stebingeri(Hypacrosaurus,亞冠龍屬)的築巢地。在中心可以看到一個死去的未成年亞冠龍,其頭骨的背面嵌在淺水中。右邊描繪了一個哀悼的成年亞冠龍。邁克爾·羅斯曼(Michael Rothman)繪。圖片:中國科學出版社

這項研究是由阿麗達·貝耶(Alida Bailleul)博士(中國科學院脊椎動物古生物學和古人類研究所)和瑪麗·史威哲(Mary Schweitzer)博士(北卡羅來納州立大學,北卡羅來納州自然科學博物館,隆德大學和洛磯博物館)領導的。阿麗達·貝耶在落基山脈博物館對這個未成年恐龍的頭骨碎片進行了顯微鏡分析。在一個碎片中,她注意到骨頭邊緣保存的鈣化軟骨組織中有一些保存完好的細胞。兩個軟骨細胞仍通過細胞間橋連接在一起,形態上與細胞分裂的結束狀態一致(見下圖)。在內部,還可以看到類似細胞核的深色物質。一個軟骨細胞保留了形態與染色體一致的深色細長結構(下圖中心圖)。“我簡直不敢相信,我的心幾乎停止跳動。”貝耶說。

貝耶和史威哲以及實驗室負責人鄭文霞,試圖確定這種恐龍軟骨中是否還保留了原始分子。該研究小組在史威哲的北卡羅來納州實驗室對同一巢穴中,另一隻未成年恐龍的頭骨進行了免疫學和組織化學分析。

研究小組發現,化石軟骨細胞周圍的有機基質會與膠原II抗體發生反應,膠原II是所有脊椎動物軟骨中的主要蛋白。史威哲說:“這項免疫學測試支持了這種恐龍中原始軟骨蛋白殘留的存在。”

研究人員還分離了單個亞冠龍軟骨細胞,並使用了兩種DNA染色劑DAPI(4',6-diamidino-2-phenylindole)和PI(碘化丙啶)。它們與現存物質中的DNA片段特異性結合,並且一些分離的恐龍細胞以與現代細胞相同的模式顯示出內部的正向結合,這表明保留了一些原始的恐龍DNA(參見下圖,右圖)。

七千五百萬年的鴨嘴龍化石保存了軟骨細胞、染色體和DNA

未成年亞冠龍頭骨上的軟骨細胞的照片。在左側,可以看到在細胞分裂結束時的兩個細胞,其物質與凝聚核一致。在中心,另一個細胞的高倍放大圖像顯示了染色體。右邊是一個分離的恐龍軟骨細胞,它與DNA染色劑碘化丙啶(細胞內的紅點)反應。這種汙漬表明在這個擁有7500萬年曆史的軟骨細胞中仍然存在恐龍內源DNA。圖片:阿麗達·貝耶和鄭文霞 ©中國科學出版社

“這些令人振奮的新結果增加了越來越多的證據,表明細胞及其某些生物分子可以長時間持續存在。它們表明DNA可以保存數千萬年,我們希望這項研究能夠鼓勵致力於古代DNA研究的科學家推動當前的限制,並使用新的方法來揭示古代組織具有的所有未知的分子秘密。”貝耶說。

DNA可以存活數千萬年的可能性目前尚未被科學界認可。相反,基於動力學實驗和建模,人們普遍認為DNA持續不到一百萬年。這些新數據支持其他結果,表明某種形式的DNA可以存在於中生代組織中,併為將來在全球實驗室中從其他非常古老的化石中回收DNA和進行測序奠定了基礎。


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