恐龙蛋壳化石可以保存数百万年的氨基酸，氨基酸是蛋白质的组成部分
恐龙蛋壳化石可以保存数百万年的氨基酸，氨基酸是蛋白质的组成部分
（神秘的地球uux.cn）据《对话》（埃文·托马斯·赛塔）：作为一名科学家，实验室工作有时会变得单调乏味。但在2017年，当我还是英国布里斯托尔大学古生物学博士生时，我听到房间对面传来了一声欢快的惊叹。约克大学东北氨基酸外消旋化实验室负责人Kirsty Penkman刚刚阅读了色谱图上打印的数据，实际上是在跳上跳下。
该仪器在蛋壳中检测到了古代氨基酸的特征。氨基酸是构成生物体蛋白质序列的组成部分。但这不仅仅是蛋壳；这是生活在7000万年前的巨型草食性恐龙泰坦巨龙的化石。
数百万年来，没有多少有机物质存活下来，这限制了科学家研究灭绝生物生物学的能力，而现代生物的蛋白质和DNA可以测序。正如彭克曼的热情所暗示的那样，这些氨基酸非同寻常。
事实上，这一结果出乎意料地出现在我们团队努力测试恐龙骨骼中近乎原始蛋白质保存的说法中。我把各种骨骼化石带到了彭克曼，但结果表明，没有原始氨基酸被保存下来，它们甚至被埋葬环境中的微生物污染了。
测试蛋壳化石甚至不在我们最初的研究计划中。
孤儿化石碎片
然而，我刚刚看到我的同事Beatrice Demarchi、Penkman和他们的团队在380万年前的鸟蛋壳中检测到了短蛋白序列。我预测，如果恐龙蛋壳没有保存任何原始蛋白质，那么它们的骨头也可能不会保存任何蛋白质，我想看看情况是否如此。幸运的是，我们有恐龙蛋壳的来源。
2000年前后，许多蛋壳碎片从阿根廷非法出口到商业市场。作为一个痴迷化石的孩子，我甚至收到了一个来自美国一家矿产商店的硬币大小的碎片。彭克曼和我测试了这块碎片，以及欧洲博物馆礼品店的另一块碎片。
这些化石碎片在某些方面获得了科学价值，因为它们不属于任何博物馆收藏。我们不必担心在分析过程中会损坏它们。令我们惊讶的是，我们偶然发现了一个研究恐龙古代有机遗骸的难得机会。
蛋壳中的氨基酸
在这一初步发现的推动下，我们的大型国际团队使用多种技术分析了更多来自阿根廷、西班牙和中国的恐龙蛋壳。尽管一些蛋壳比其他蛋壳保存氨基酸的情况要好得多，但总体证据表明，这些分子是古老而原始的，可能有6600万至8600万年的历史。
在生命中，帮助蛋壳钙化的蛋白质被困在矿物晶体中。然而，我们检测到的其余氨基酸由游离分子组成，这些分子通过与水的反应从蛋白质链上断裂。我们只检测到一些最稳定的氨基酸。不太稳定的那些没有出现，因为它们已经退化了。
仍然保存下来的氨基酸是化学家所说的外消旋体。氨基酸可以以左旋或右旋的形式存在。生物体调节其氨基酸，使其几乎完全以左旋构型出现。生物体死亡后，氨基酸可以在利手性之间转换，直到达到50–50两种构型的混合物。
50-50的混合物被称为外消旋体，这表明氨基酸很久以前就已经从它们的蛋白质链中分离出来了。
方解石，氨基酸档案
我们的恐龙蛋壳研究结果显示，与鸟类蛋壳和软体动物外壳的年轻化石相比，恐龙蛋壳的退化程度更为严重。我们的结果也与实验室中蛋壳受热实验的结果相匹配，模拟了数千年或数百万年的降解过程。
生物体用一种叫做方解石的碳酸钙矿物来加固这些外壳。与构成骨骼的磷酸钙不同，方解石可以作为一个封闭系统，在分解时捕获参与钙化的蛋白质的产物，包括从蛋白质序列中分离的游离氨基酸。这个封闭的系统使我们能够在分析中观察氨基酸。
鸟类蛋壳甚至是在化石中发现保存蛋白质序列的最佳材料之一，更不用说游离氨基酸了。德马奇的团队从至少650万年前的鸟蛋壳中检测到了短而完整的氨基酸序列，这些氨基酸序列仍然结合在一条链中。
其他研究人员声称发现了更多古老的氨基酸，以及更极端和不太可能的蛋白质序列保存声明。但是，我们的研究使用了更广泛的方法，并报告了我们现在所知的组织中稳定分子的最佳信号，可以很好地保存分子。
我们的恐龙氨基酸可能是迄今为止发现的最古老的蛋白质相关物质的记录，证据非常有力，也是中生代恐龙的第一个明确证据。
用方解石回溯时光
最终在蛋白质中表达的DNA中的基因序列为科学家研究的生物体提供了源代码。但是，如果化石中只保存了一个子集的氨基酸，这就像从一本书中删除了除五个字母外的所有字母一样——几乎不可能进行文学分析。那么，来自古代生命的哪些信息可能会在这些方解石时间胶囊中持续存在呢？
一个生物信息信号可能涉及稳定的同位素，这些同位素是同一元素具有不同质量的原子。科学家可以通过观察碳、氧或氮的稳定同位素比例来了解它们的来源，比如动物的饮食。由于蛋壳方解石是一个封闭的系统，其氨基酸中稳定的同位素比例更有可能直接来自恐龙，而不是外部污染。
在未来的研究中，我们的团队将使用化石来寻找更远的时间。除了产卵恐龙以外的其他生物用方解石来增强它们的组织。例如，生活在5亿多年前的被称为三叶虫的海洋节肢动物眼睛里有方解石。
研究更古老的遗骸可以帮助科学家了解化石在长时间内发生的分子变化。化石方解石，地球的分子时间胶囊，可能会为研究人员更好地了解它们的生物学提供来自遥远生命的微弱故事。
在我们的初步分析中使用的孤儿蛋壳找到了一个幸福的结局。他们最终在阿根廷的巴塔哥尼亚自然科学博物馆（Museo Provincial Patagonico de Ciencias Naturales）找到了新家，并被遣返回已知唯一一个生产这种蛋壳微观结构的省份。
