20年前,古生物學家瑪麗·施魏策爾(Mary Schweitzer)在研究一塊霸王龍的大腿骨化石時就發現,其中似乎存在著一些軟軟的、有彈性的結構,在經過反復研究之后,她認為這很可能是霸王龍的軟組織,然而很多同行都對此表示:“不可能,絕對不可能!”
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原因也不難理解,你想想,霸王龍的化石都是來自幾千萬年前的白堊紀啊,通常來講,就算是在理想的條件下,軟組織經過幾百萬年也該降解得連渣都不剩了,更不用說幾千萬年了。
所以大家當時普遍認為,這些所謂的“軟組織”很可能只是后來滲入化石縫隙的細菌生物膜,是一種污染。不過瑪麗并沒有就此放棄,多年以來,她和她的團隊一直在致力于相關方面的研究。
近日,該團隊利用一種被稱為“共振拉曼光譜”(Resonance Raman spectroscopy)的技術,成功檢測到了霸王龍的血紅蛋白,從而實錘了她之前的觀點。
簡而言之,“共振拉曼光譜”原理就是用激光照射樣品,當光子與分子相互作用后,會有一小部分光的能量發生變化(散射光的波長不同),這種“能量偏移”反映了分子內部振動模式,就像是分子的“指紋”。
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在此基礎上,如果將激光的波長調整到目標分子的吸收峰上,使激光的能量與目標分子的某個電子躍遷能量接近,目標分子就會產生共振,從而使得散射信號增強成千上萬倍。這樣,目標分子的“指紋”就被放大出來了。
研究人員表示,這種技術具有極高的靈敏度,即使在化石這種“分子大雜燴”的樣品中,研究者也能精準地識別出血紅素特征的微弱信號。
此次研究使用來自兩種恐龍的骨骼化石:一種霸王龍,另一種是更古老的短冠龍(Brachylophosaurus),將其去礦化后,研究人員提取到了其中的疑似軟組織片段。
隨后研究人員使用了兩種不同波長的激光對這些樣本進行交叉驗證,其中綠光(532 nm)能很好地激發到與完整的血紅素-球蛋白相連的信號,而藍光(473 nm)更易激發游離的血紅素。
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(↑A和B來自作為對照組的鴕鳥,B來自短冠龍,D來自霸王龍)
研究結果表明,在使用綠光的時候,無論是霸王龍還是短冠龍的樣本,都發出了強烈的信號,這說明血紅素真的存在,而且還和球蛋白連在一起,與之相比,使用藍光的時候,信號卻非常微弱。
研究人員指出,這一正一反,可以認為是排除了細菌污染的可能性(因為細菌可造不出這種“血紅素-蛋白質”的復合體),也就是說,我們確實是檢測到了短冠龍和霸王龍的血紅蛋白。
這些脆弱的血紅蛋白,到底是怎么扛過幾千萬年漫長歲月的侵蝕呢?
對此研究人員表示,這些古老的血紅蛋白并非完好無損,其中的鐵元素已經氧化了,形成了一種叫做“針鐵礦”(goethite)的物質,說白了,就是一種生物化學意義上的“鐵銹”,而這個“生銹”的過程,恰恰可能是保存的關鍵。
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一個合理的推測就是,鐵元素在氧化的過程中,就像一個強力膠水,在蛋白質分子之間建立了很多“交聯”結構。這就好比給一盤散沙注入了水泥,讓原本松散的蛋白質結構變得異常堅固和穩定,極大地增強了它們抵抗分解的能力。
那么,我們能通過這些血紅蛋白將霸王龍復活嗎?
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答案是:想多了,完全不可能。實際上,此次研究找到的只是血紅蛋白的“殘骸”,共振拉曼光譜的數據顯示,這些血紅素分子的環狀結構已經出現了破損,它們是不完整的、碎片化的。
更重要的是,從理論上來講,利用克隆技術復活一只恐龍需要的是完整、連續的DNA序列,而DNA比蛋白質要脆弱得多,在幾千萬年的時間里早就降解得無影無蹤了。
盡管如此,這次的發現依然意義非凡,研究人員表示,它徹底改變了我們對化石保存極限的認知,從而為我們打開了一扇研究遠古生物分子世界的大門。
此次研究已經發表在《皇家學會會報A輯》上。
參考資料:
Resonance Raman confirms partial haemoglobin preservation in dinosaur remains. doi: 10.1098/rspa.2025.0175
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