地狱溪的意外发现

2003年,蒙大拿州拉塞尔保护区的地狱溪组地层,著名的恐龙猎人、蒙大拿州洛矶山博物馆的霍纳(Jack Horner)教授带领一支挖掘队正在采集一件暴龙化石。

地狱溪组是什么?地狱溪组在恐龙研究上极为重要,因为它是世界上蕴藏晚白垩世恐龙化石最丰富的地区之一,而且是已知少数跨越K/T界线K/T界线是指介于白垩纪(Cretaceous Period,简写为K)与第三纪(Tertiary Period,简写为T)之间的界线。的恐龙化石层之一。使地狱溪名声远扬的是1902年在此发现的第一具暴龙化石,迄今世界上24具较完整的暴龙骨骸中有11具是在这里被发现的。

在6500万年前,地狱溪组是一片广袤的桃源之地,平原上遍布小溪与河流,温暖的气候与丰富的雨水滋养着大片针叶林与开花植物,与此相适的是大群动物,龙啸兽嚎鸟鸣,好不热闹。所以今日的地狱溪地区虽是鸟不生蛋的恶地,却成为古生物学家的天堂。

霍纳带队在拉塞尔野生保护区挖掘到这头暴龙,编号为MOR1125。挖掘结束后,霍纳调动直升机把化石从荒郊运至博物馆。这时候,一根包裹在围岩中,残长约1.07米的大腿骨化石对直升机来说过于巨大,霍纳不得不把它切成两段。

古生物研究就是这样充满意外,就在霍纳还在为如何黏合这两块巨骨而郁闷不已的时候,蒙大拿波兹曼实验室的古生物学研究生施韦策(Mary H. Schweitzer)却有了意外的发现。施韦策的同事指出,显微镜下那薄薄的化石切片中好像有一些红色的小球。施韦策当时就觉得,一定是哪里搞错了吧?毕竟,传统的古生物学观点认为,动辄上千万年的恐龙化石里只会留下矿化的不活泼物质,所有的有机物质,如细胞、组织、色素和蛋白质都已经消失殆尽。但眼前的景象却令人摸不着头脑,在那浅黄色的坚硬组织里,有一条蜿蜒的血管,一些微小的构造就位于血管中,每颗小红球都有一个暗色核心,非常类似细胞核。这正是爬行动物、鸟类等非哺乳类动物的血球特征,因为哺乳动物的红血球并没有细胞核。

霍纳听到了这个有趣的消息,匆匆赶来,作为一位患有阅读障碍症、思维方式不同于常人的古生物学者,他注定是施韦策的伯乐。他凝视着显微镜下的物体,目瞪口呆,片刻之后,他抬起头来看着施韦策,皱起眉头问道:“你认为它们是什么?”

“我没有主意,但是它们的大小、形状和颜色,确实很像血球,而且出现的位置也符合。”施韦策小心翼翼地答道。

“那你就去证明它们不是!”霍纳掷地金声。

这一句话改变了施韦策的研究方向,她向这个让人难以抗拒的挑战进发了!如果尽全力也不能证明它们不是血球,那么她就有惊人的大发现!

从那时起,施韦策主导的研究工作紧锣密鼓地开始了。因为骨组织是由蛋白质等有机物分子和矿物质构成的,如果对骨组织进行脱矿物质处理,剩下的就是主要由蛋白质构成的软组织。而骨骼中有机物的70%至80%是胶原蛋白,骨骼生成时,胶原蛋白必须合成充足的胶原纤维来组成骨骼的框架。

于是,施韦策从大腿骨的骨髓腔中取出海绵状的骨髓软组织,先用弱酸沉淀剂沉淀出化石矿物质,发现剩下的物质呈线形相连,且具有延展力,看起来有点类似微血管。之后再经过一系列的脱矿物质处理,最终留下的软组织呈赭色,柔软、透明,富有弹性。

到了这一步,施韦策已经能分辨出软组织中有血管、骨细胞、成骨细胞及其他有机结构的痕迹。最令人惊讶的是,其中一些半透明的组织非常柔软且具有伸缩性,这是非常罕见的。通常,当一只动物死去,其尸体上除骨骼外的有机物很快便腐烂掉,若有机会深埋地下,并遇到合适的环境,动物骨骼就会逐渐化石化,骨骼被矿物质取代,变成化石。除了形状以外,其他的结构与原来都大不相同了。所以古生物学的传统理论认为,化石中有机物的保存年限不超过10万年。而MOR1125能打破常规,把软组织保存至今,其原因极可能是恰好埋藏在几乎无氧的密闭环境中。

其实,这样的软组织对施韦策团队来说并不罕见,在研究MOR1125之前的1997年,团队在地狱溪组发现的两具暴龙和一具鸭嘴龙化石的骨骼中就发现过类似的软组织,甚至还曾经在一块具有血管通道的暴龙骨骼剖面上观察到类似红血球结构的物质,但后来因缺乏更确凿的证据而没有了下文。直到此次遇到如此宝贵的标本,又经过17次反复实验之后,施韦策才正式披露了这个发现,将结果发表在Science(《科学》杂志)上,往古生物学界投入了一颗重磅炸弹,大家充分意识到,分子古生物学的时代到来了。

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