2020年2月,中国科学院主办的《国家科学评论》(National Science Review)发表了
中科院古脊椎所博士后Alida Bailleul、北卡罗来纳州立大学Mary Schweitzer 博士等团队题为:Evidence of proteins, chromosomes and chemical markers of DNA in exceptionally preserved dinosaur cartilage 的研究论文。该研究团队在出土于美国蒙大拿州晚白垩世堆积的幼年斯氏亚冠龙软骨化石中,发现了可能保存至今的软骨细胞、染色体及DNA,表明曾经存活的软骨细胞(包括其DNA)的残留物可以保存数百万年。
亚冠龙(学名Hypacrosaurus)生活在距今7200万年 ~ 7000万年前的晚白垩世,大型恐龙,体长9米。亚冠龙的空心冠最可能有社交的功能,如作为视觉上的性征或种征,亦可以作为发声的共鸣室。
研究人员在进行头骨碎块的微观分析时,发现一件碎块边缘部位钙化的软骨组织内保存了两个仍然由细胞间桥相连的软骨细胞,其中还包含了类似染色体的结构。通过进一步运用免疫学检测及组化分析手段,该研究团队在另一件出土于同层位的标本内,观察到软骨化石细胞外有机基质对II 型胶原蛋白抗体产生反应(II 型胶原蛋白是主要的软骨胶原蛋白),表明原初软骨蛋白可能得以保存。
研究人员在分离的软骨细胞中,使用两种DNA染料:PI和DAPI,其中PI插入双链DNA的每4至5个碱基对之间,几乎没有或没有序列偏好,并且在荧光激发下以红色频率检测到。PI不会在活细胞中染色DNA,而只会在死细胞中染色。因此,活细胞(即微生物)的污染不会引起PI阳性。DAPI优先与活细胞和死细胞中的双链DNA结合。它是序列依赖性的,需要至少三个连续的AT碱基对作为结合位点。
研究发现,在亚冠龙的化石中分离的软骨细胞内观察到了PI和DAPI的特异性染色 (见下图C,D)与现存细胞(下图 F和G)中观察到的模式相似,但在远古细胞中有所减少。这不仅支持这些细胞内的化合物与DNA在化学上是一致的,而且还证明该材料是双链的,并且最小长度为6个碱基对,说明了部分DNA信息也有被保存下来的可能性。
综上所述,虽然动力学模拟实验结果认定DNA的保存不会超过上百万年,但是新的研究表明在中生代的古生物化石中,的确蕴含了保存相关遗传信息的潜力。
论文链接:
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwz206/5762999
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