03.04 侏羅紀公園要成真?七千五百萬年前恐龍化石中發現細胞及DNA跡象

2020年2月,中國科學院主辦的《國家科學評論》(National Science Review)發表了

中科院古脊椎所博士後Alida Bailleul、北卡羅來納州立大學Mary Schweitzer 博士等團隊題為:Evidence of proteins, chromosomes and chemical markers of DNA in exceptionally preserved dinosaur cartilage 的研究論文。

該研究團隊在出土於美國蒙大拿州晚白堊世堆積的幼年斯氏亞冠龍軟骨化石中,發現了可能保存至今的軟骨細胞、染色體及DNA,表明曾經存活的軟骨細胞(包括其DNA)的殘留物可以保存數百萬年。

侏羅紀公園要成真?七千五百萬年前恐龍化石中發現細胞及DNA跡象

亞冠(學名Hypacrosaurus)生活在距今7200萬年 ~ 7000萬年前的晚白堊世,大型恐龍,體長9米。亞冠龍的空心冠最可能有社交的功能,如作為視覺上的性徵或種徵,亦可以作為發聲的共鳴室。

侏羅紀公園要成真?七千五百萬年前恐龍化石中發現細胞及DNA跡象

亞冠龍復原圖 by Michael Rothman

研究人員在進行頭骨碎塊的微觀分析時,發現一件碎塊邊緣部位鈣化的軟骨組織內保存了兩個仍然由細胞間橋相連的軟骨細胞,其中還包含了類似染色體的結構。通過進一步運用免疫學檢測及組化分析手段,該研究團隊在另一件出土於同層位的標本內,觀察到軟骨化石細胞外有機基質對II 型膠原蛋白抗體產生反應(II 型膠原蛋白是主要的軟骨膠原蛋白),表明原初軟骨蛋白可能得以保存

侏羅紀公園要成真?七千五百萬年前恐龍化石中發現細胞及DNA跡象

斯氏亞冠龍頭骨中保存的軟骨細胞(Alida Bailleul供圖)

研究人員在分離的軟骨細胞中,使用兩種DNA染料:PI和DAPI,其中PI插入雙鏈DNA的每4至5個鹼基對之間,幾乎沒有或沒有序列偏好,並且在熒光激發下以紅色頻率檢測到。PI不會在活細胞中染色DNA,而只會在死細胞中染色。因此,活細胞(即微生物)的汙染不會引起PI陽性。DAPI優先與活細胞和死細胞中的雙鏈DNA結合。它是序列依賴性的,需要至少三個連續的AT鹼基對作為結合位點。

研究發現,在亞冠龍的化石中分離的軟骨細胞內觀察到了PI和DAPI的特異性染色 (見下圖C,D)與現存細胞(下圖 F和G)中觀察到的模式相似,但在遠古細胞中有所減少。這不僅支持這些細胞內的化合物與DNA在化學上是一致的,而且還證明該材料是雙鏈的,並且最小長度為6個鹼基對,說明了部分DNA信息也有被保存下來的可能性

侏羅紀公園要成真?七千五百萬年前恐龍化石中發現細胞及DNA跡象

綜上所述,雖然動力學模擬實驗結果認定DNA的保存不會超過上百萬年,但是新的研究表明在中生代的古生物化石中,的確蘊含了保存相關遺傳信息的潛力。

論文鏈接:

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwz206/5762999


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