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为恐龙骨骼中的蛋白质干杯

恐龙血管与相邻骨基质仍然含有骨细胞。这些结构在数亿年中具有完美的形态保存,但通过氧化交联进行化学转化。提取物来自蜥脚类恐龙。根据耶鲁大学领导的一项新研究,烧焦的烤面包和恐龙骨骼具有共同的特征。它们都含有化学物质,在适当的条件下,将原始蛋白质转化为新的蛋白质。这个过程可以帮助研究人员了解恐龙骨骼内的软组织细胞如何能够存活数亿年。

来自耶鲁大学,美国自然历史博物馆,布鲁塞尔大学和波恩大学的研究小组于11月9日在自然通讯杂志上宣布了这一发现。恐龙骨骼中的化石软组织在相当一段时间内一直是研究人员争议的话题。坚硬的组织,如骨头,卵子,牙齿和牙釉质鳞屑,能够非常好地存活化石。储存在硬组织内的软组织,如血管,细胞和神经,更加脆弱,并且被认为在死后会迅速腐烂。这些软组织主要由蛋白质组成,据信蛋白质在约四百万年内完全降解。

然而恐龙骨骼的年龄要大得多,大约有1亿年的历史,它们偶尔会保留类似于细胞和血管的有机结构。解决这一悖论的各种尝试未能提供确凿的答案。

“我们接受了理解蛋白质化石的挑战,”该研究的主要作者耶鲁古生物学家Jasmina Wiemann说。“我们测试了35个化石骨骼,蛋壳和牙齿样本,以了解它们是否能保留蛋白质软组织,找出它们的化学成分,并确定它们能在几百万年的生存条件下生存。”研究人员发现,软组织保存在氧化环境中的样本中,如砂岩和浅海洋石灰岩。将软组织转化为高级糖氧化和脂氧化终产物(AGEs和ALE),其抗衰变和降解。它们在结构上也可以与在烤面包上染黑色外壳的化合物相媲美。

AGEs和ALE的特征是褐色,可以染色含有它们的化石骨骼和牙齿。这些化合物是疏水性的,这意味着它们能抵抗水的正常影响,并具有使细菌难以消耗它们的特性。

Wiemann和她的同事通过对化石进行脱钙并对释放的软组织结构进行成像来发现他们的发现。他们将拉曼显微光谱技术 - 一种用于分析样品的无机和有机物含量的非破坏性方法 - 应用于提取的化石软组织。在此过程中,指向组织的激光能量引起分子振动,该振动携带存在的化学物质的光谱指纹。合着者德里克·布里格斯,中国科学院地质与地球物理和策展人的耶鲁大学的乔治·伊夫林·哈钦森教授在自然历史的耶鲁大学皮博迪博物馆说,这项研究分地区,其中软组织可在骨骼化石,其中包括来自河流沉积砂岩发现,沙丘和浅海洋石灰岩。

“我们的研究结果显示化学改变如何解释这些软组织的僵化,并确定这一过程发生的环境类型,”布里格斯说。“收益是一种针对可能发生这种保护的领域中的设置的一种方式,扩展了古代脊椎动物的生物学和生态学的重要证据来源。”该研究的其他共同作者是来自耶鲁大学的Matteo Fabbri,来自波恩大学的Martin Sander和Tzu-Ruei Yang,来自布鲁塞尔大学的Koen Stein和来自美国自然历史博物馆的Mark Norell。

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