古生物学家在寻找恐龙蛋白的道路上执着前行

我不是士兵，但我很固执。

玛丽·施韦策无视传统观点，成功地将恐龙古生物学转化为分子科学。

资料来源:CYNTHIA MATTY-HUBER

玛丽·施韦策在2017年寻找恐龙的第一天并不顺利。在炎炎夏日的阳光下，该团队一直在干旱的牧场寻找富含化石的地层，但没有成功。当太阳落山时，她和四个同事开着一辆旧雪佛兰穿过一个类似恶作剧的短暂场景。门锁上下跳动，多个仪表盘警示灯同时闪烁。最后，汽车扑灭了最后一场“鬼火”，安全地停了下来。

这是一周糟糕的开始。施韦策计划穿越大量私人土地，找到最北端的露头层，称为“地狱溪地层”。"我们非常幸运地到达了那里。"美国罗利北卡罗莱纳州立大学的恐龙古生物学家施韦策说。

当团队中的其他人都在呼救时，她平静地处理着抛锚的汽车，抬头看着夕阳。与袭击她工作核心的风暴相比——她的团队在8000万年前修复了恐龙蛋白质碎片——野外工作的挑战对她来说根本不算什么。

她在《科学》和其他杂志上发表的一系列文章中的证据挑战了化石是什么的传统观点:原始骨骼的石头复制品。施韦策说，如果像这样的“石头”含有活体动物的蛋白质，“我不知道如何定义它。”

研究人员可以用分子方法找到恐龙谱系树，并得到长期存在的问题的答案，比如恐龙是温血还是冷血，羽毛何时被用于飞行。史怀哲的发现如果得到证实，可能会让我们对恐龙肉有一瞥。

但是目前，除了史怀哲和他的合作者，没有人能重复他们的研究。这项关于古蛋白质或古蛋白质组学的研究开始了，每周都有令人激动的新结果，但是来自数千年或数万年前的大多数样本比史怀哲的恐龙要年轻几个数量级。

有些人态度严厉，认为施韦策的蛋白质片段来自细菌或污染物。尽管施韦策进入这个领域较晚，而且她不同寻常的背景让她在这个男性主导的领域看起来像个旁观者，但她并不害怕。她花了几十年积累证据。现在，在地狱溪探险中，她希望找到新的、保存完好的化石，其中可能含有古代蛋白质，从而形成新的证据，让怀疑者信服。“我不在乎他们说我什么。”她说，“我知道我的研究做得很好。”

中途“出家”

现年62岁的施韦策获得了听力学学士学位，之后在波兹曼市的蒙大拿州立大学继续深造，导师是退休教授杰克·霍纳，他是《侏罗纪公园》中中世纪生物学家的原型。他开启了史怀哲在进化和古生物学方面的视野。1990年，她自愿在霍纳的实验室工作，切割雷克斯的骨头进行分析。在光学显微镜下，施韦策看到了一组看起来像红细胞的红色圆形结构。

施韦策知道这可能是古生物学上的异常现象:根据教科书，当化石形成时，它们会腐烂，除了最坚硬的有机物，剩下的矿物质与新鲜矿物质混合形成骨骼的形状。同时，蛋白质中脆弱的氨基酸链会迅速分解。史怀哲感到“有些害怕”，他不想告诉任何人。

然而，霍纳听到了“风”，并给他打了个电话。"它们处于红细胞的位置."她回忆当时告诉霍纳，“但我们都知道它们不可能是红细胞。”

霍纳静静地观察了这些片段5到10分钟。然后他说，“向我证明它们不是红细胞。”

施韦策说，一分钟是她人生的转折点。“这应该是科学的工作方式。你不能证明某事是真的，那么你可以反驳它不是真的。从那以后，我一直试图证明这不是真的，但我还是没能做到。”

霍纳建议施韦策继续攻读博士学位，以便继续追踪血细胞。1995年，在她40岁生日的前几天，她获得了博士学位。在1997年发表在《脊椎动物古生物学杂志》上的第一篇论文中，施韦策、霍纳及其同事报告说，对霸王龙股骨提取物的光学和化学分析表明，保存下来的蛋白质在现代动物骨骼中含有大量的胶原蛋白。

轰动的结果

2005年，施韦策、霍纳和两位同事尝试了另一种技术。他们溶解了霸王龙化石样本中的矿物质。在发表在《科学》杂志上的一篇文章中，他们报道说，剩下的是一个看起来像一毫米长的血管结构，当被小镊子拉出时，它会像真正的组织一样弯曲和伸展。霍纳目前在华盛顿西雅图的伯克博物馆工作，他赞扬了施韦策从化石中移除矿物质的想法。这种操作方法在古生物学中很少见，但是生物学家经常用它来研究现代骨骼。"先入之见使任何事物都不可能存在。"他说。

两年后，施韦策最耸人听闻的观点相继发表在《科学》杂志上。在6800万年前采集的霸王龙样本中，施韦策和他的同事发现了现代胶原蛋白中常见的微生物结构。最后，他们分析了与哈佛大学质谱仪应用技术专家约翰·阿萨拉相同的领域。结果与今天的鸟类相似，大量化石证据表明鸟类起源于灭绝的恐龙。

其他人质疑这些发现，称显微镜下观察到的结构可能是细菌生物膜，质谱仪分析的结果可能反映了现代鸟类胶原蛋白的污染。

但是史怀哲的团队继续前进。2009年，她和她的同事在《科学》杂志上报道说，他们已经从另一种恐龙——一种8000万年前的鸭嘴龙——身上分离出蛋白质片段。Asara的实验室鉴定出8个胶原蛋白片段。这一次，史怀哲把化石提取物送到了一个独立的实验室，实验室也检测到了三个胶原蛋白碎片。

总的来说，测序结果显示，传说中的鸭嘴兽胶原蛋白与霸王龙和鸟类之间的联系比现代爬行动物更紧密。“这证明了第一项(霸王龙)研究不是一个短暂的外来现象。”阿萨拉当时说。两个做抗体测试的实验室也检测到了层粘连蛋白和弹性蛋白，尽管质谱仪没有显示这些蛋白的序列。

上瘾。

化石搜索的第二天，雪佛兰被修好了，史怀哲和他的同事们慢慢开始工作。他们回到野外，在地狱溪的露头上散开。六千六百万年前，霸王龙和三角龙穿越蜿蜒的河流三角洲，统治着湿热的大地。现在，土地干燥且裸露，所以古生物学家可以从侵蚀的山坡上找到骨头。

但是经过八个小时的搜寻，该小组只发现了一些来自其他来源的骨头碎片。"今天没有发现霸王龙。"史怀哲说。她需要更多的化石来平息像鼓一样不断落下的批评。

今年1月，作为对批评的回应，史怀哲的团队在《蛋白质组学杂志》上报道了2009年发表的论文的再分析结论。他们分析了一些新的鸭嘴龙样本碎片，并重新设置了实验室程序以避免污染。“我们在化石周围留下了一层沉积物，没有任何胶水或防腐剂，只是将骨头暴露在无菌环境中。在新的研究中，质谱仪在分析样品前完全去除了污染物。史怀哲说。该小组鉴定了八个蛋白质片段，其中两个与先前发现的有些相似。

新的研究论文发表后，一些人说他们对不断的提问感到困惑。“我不明白。”瑞典隆德大学的恐龙古生物学家约翰·林德格伦说，他最近开始与史怀哲合作。“似乎有双重标准，”一些研究人员忽视了史怀哲的大量证据，鼓吹他们缺乏证据支持的大胆言论。"她非常谨慎，没有夸大自己的所作所为。"

回到蒙大拿州的农场，施韦策对她的批评大加赞赏，仿佛她在这些遭遇中留下了伤疤。“这让我有点困惑。”她说。这场战争也给她的资金造成了沉重的打击——国家科学基金会今年秋天将很快耗尽资金。"我经常担心如何保持实验室运转."她说。

但是当她走过地狱溪的一块旱地时，她又振作起来，期待着被发现。“这很容易上瘾。”她看着地面寻找骨头，说道。由于私人资助，她又获得了一年半的资助。因此，史怀哲继续向前推进，在荒原上轻快地行走，寻找化石。如果有一天能找到某种蛋白质，那么她就会被认出来。“我不是士兵。”她说，“但是我有点固执。”(晋南编)

中国科学新闻(2017-09-27，第三版国际)