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就在最近，《皇家學(xué)會(huì)會(huì)報(bào)A輯》發(fā)表了一項(xiàng)研究，宣布在恐龍化石中發(fā)現(xiàn)了血液蛋白質(zhì)的分子痕跡，為原始生物材料能夠保存數(shù)千萬(wàn)年提供了有力證據(jù)。

霸王龍骨骼化石中提取的血管

（圖片來(lái)源：北卡羅來(lái)納州立大學(xué)）

論文一出，迅速引發(fā)了熱議——恐龍化石中竟然能保存血液？有人甚至開(kāi)始想象，就像電影《侏羅紀(jì)公園》的劇情，從恐龍的血液中提取DNA，讓滅絕數(shù)千萬(wàn)年的巨獸重返人間……（點(diǎn)此看今年剛上映的《侏羅紀(jì)世界》的影評(píng)）

然而，想象很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。事實(shí)上，研究團(tuán)隊(duì)此次發(fā)現(xiàn)的是血紅蛋白，而非恐龍的血液；并且，此前也已有研究發(fā)現(xiàn)血紅蛋白，只是此次研究使用了全新的研究方法。更重要的是，即使我們真的能從恐龍化石中獲取血液，也并不意味著我們能復(fù)活恐龍。

恐龍化石，就是恐龍的骨頭嗎？

在最新發(fā)表的論文中，研究人員在霸王龍（Tyrannosaurus rex）與加拿大短冠龍（Brachylophosaurus canadensis）的化石中發(fā)現(xiàn)了保存非常完好的軟組織結(jié)構(gòu)，并通過(guò)光譜分析確認(rèn)，軟組織中存在來(lái)自恐龍的血紅蛋白信號(hào)。

本次研究的對(duì)象之一，霸王龍的股骨化石，其中軟組織就在內(nèi)部（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]）

在恐龍化石中發(fā)現(xiàn)軟組織非常難，這是由恐龍化石的形成過(guò)程所決定的。對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人士來(lái)說(shuō)，恐龍化石似乎就等同于恐龍骨頭，畢竟它們?cè)谕庑紊峡雌饋?lái)幾乎一模一樣。但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，恐龍化石并不是骨頭，而是一種石頭。在漫長(zhǎng)的埋藏過(guò)程中，恐龍骨骼中的有機(jī)成分會(huì)逐漸被礦物質(zhì)取代，最終形成堅(jiān)硬的巖化結(jié)構(gòu)。

也正因如此，恐龍骨骼中的軟組織幾乎不可能在化石中保存下來(lái)。肌肉、血管、細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)在生物死亡后會(huì)迅速分解，通常在幾天或幾周內(nèi)就會(huì)消失殆盡。我們今天所看到的恐龍化石，其內(nèi)部幾乎已經(jīng)完全失去了原始的生物組織。

意外留存的遠(yuǎn)古遺跡

然而，科學(xué)史一再提醒我們：自然界總有例外。正如《侏羅紀(jì)公園》中那句著名的臺(tái)詞所說(shuō)——生命會(huì)自己尋找出路（Life finds a way）。在古生物學(xué)研究中，仍然有一些樣本突破了常規(guī)，讓我們得以窺見(jiàn)數(shù)千萬(wàn)年前生命的痕跡，比如此次研究在霸王龍和加拿大短冠龍化石中發(fā)現(xiàn)的軟組織。

研究中在霸王龍化石中發(fā)現(xiàn)的軟組織

（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[2]）

事實(shí)上，這并不是人類(lèi)第一次在恐龍化石中尋找到軟組織結(jié)構(gòu)。早在2005年，美國(guó)古生物學(xué)家瑪麗·施韋策（Mary Schweitzer）就在霸王龍骨骼化石中找到了一團(tuán)軟組織，其中的蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)。這一發(fā)現(xiàn)震動(dòng)了整個(gè)古生物學(xué)界，也開(kāi)啟了化石中生物分子的全新研究方向。

此后，不同類(lèi)型的軟組織陸續(xù)在多種恐龍化石中被發(fā)現(xiàn)。例如，科學(xué)家曾在帶羽恐龍的化石中找到黑素體（melanosome），這是一種能賦予羽毛顏色的細(xì)胞器，從而使研究者得以推測(cè)恐龍的體色分布；在尾羽龍的化石中，還保存了細(xì)絲狀的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)；甚至出現(xiàn)了“木乃伊化”的恐龍個(gè)體報(bào)道——它們的皮膚紋理、肌肉輪廓都被極其精細(xì)地保留下來(lái)。

面對(duì)這些發(fā)現(xiàn)，人們自然會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：既然化石早已石化，為何仍能留存下如此脆弱的組織？

木乃伊化的短冠龍化石，此次研究中也發(fā)現(xiàn)了短冠龍的軟組織（圖片來(lái)源：PRWeb）

“幸存”的血紅蛋白

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，化石中能保留少量軟組織，主要得益于化石形成時(shí)的特殊保存環(huán)境。能讓軟組織保存下來(lái)的化石，往往是在極為罕見(jiàn)、近乎完美的條件下形成的。

以這次的恐龍血紅蛋白為例——血紅蛋白是一種存在于所有脊椎動(dòng)物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，由血紅素和珠蛋白組成，主要負(fù)責(zé)運(yùn)輸氧氣。血紅素中含有二價(jià)鐵離子（Fe2 ），正是它賦予了血液鮮紅的顏色。

圖左為血紅蛋白的簡(jiǎn)易描繪；圖右為血紅蛋白所含血紅素的放大結(jié)構(gòu)圖，其結(jié)構(gòu)中央為二價(jià)鐵離子（圖片來(lái)源：Wikipedia）

當(dāng)生物死亡后，體內(nèi)細(xì)胞會(huì)迅速分解，導(dǎo)致血紅蛋白暴露在氧氣中，血紅素中的二價(jià)鐵離子會(huì)被氧化為更穩(wěn)定的三價(jià)鐵離子（Fe3 ），顏色也會(huì)從鮮紅變成暗紅。如果外部環(huán)境中恰好存在封閉空間，限制了微生物活動(dòng)，同時(shí)三價(jià)鐵離子聚集形成針狀的氧化物，如同建筑物中的鋼筋，能夠加固軟組織結(jié)構(gòu)。在多種偶然條件的疊加之下——低氧、封閉、富鐵、缺乏微生物——原本極易分解的蛋白質(zhì)才得以在化石中保存上千萬(wàn)年。

憑什么說(shuō)是恐龍的？

雖然血紅蛋白有可能在化石中保存下來(lái)，但新的問(wèn)題又出現(xiàn)了：研究人員是如何判斷出這些血紅蛋白來(lái)自于恐龍，而不是其他生物呢？要知道，化石長(zhǎng)期埋藏于地下，極易受到細(xì)菌或環(huán)境化學(xué)成分的影響。僅憑肉眼觀察，很難確認(rèn)殘留的軟組織到底屬于誰(shuí)。

保存較為完好、尺寸較大的恐龍血管，其中甚至還殘留有紅細(xì)胞（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[2]）

此前，曾有研究聲稱(chēng)在恐龍蛋化石中檢測(cè)到DNA，但后經(jīng)證實(shí)，發(fā)現(xiàn)的DNA片段更可能源于長(zhǎng)期外露導(dǎo)致的生物侵入。為了避免類(lèi)似的誤判，此次研究團(tuán)隊(duì)采用了一種更為可靠的分析手段——共振拉曼光譜分析。

拉曼光譜分析是一種利用物體反射激光來(lái)分析分子結(jié)構(gòu)的方法，而共振拉曼光譜分析則是利用了共振的現(xiàn)象。在微觀尺度上，當(dāng)激光照射到分子上時(shí)，如果波長(zhǎng)與目標(biāo)分子的吸收波長(zhǎng)匹配，那么分子就能反射出更強(qiáng)力的信號(hào)，這也就是“共振”的原理。借助共振拉曼光譜，研究人員可以區(qū)分出化學(xué)式相同但是結(jié)構(gòu)不同的生物分子。

在最新研究中，研究人員使用波長(zhǎng)為532納米（綠色）的激光進(jìn)行激發(fā)，這個(gè)波長(zhǎng)恰好是血紅蛋白的吸收峰。因此，如果樣本中存在血紅蛋白，其拉曼信號(hào)會(huì)顯著增強(qiáng)；而作為對(duì)照組的473納米（藍(lán)色）激光，則能共振激發(fā)細(xì)胞色素的血紅素，但不會(huì)共振激發(fā)血紅蛋白。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，用綠色激光照射化石中的軟組織時(shí)，可以觀察到強(qiáng)烈的、特征明確的共振拉曼信號(hào)；而在藍(lán)色激光照射下，該信號(hào)非常微弱。巧妙的是，脊椎動(dòng)物的血紅素存在于血紅蛋白之中，而細(xì)菌等生物雖然也含有血紅素，但其存在于細(xì)胞色素等結(jié)構(gòu)內(nèi)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果在證明存在血紅蛋白的同時(shí)，也成功排除了細(xì)菌污染的可能性，可謂“一箭雙雕”。

實(shí)驗(yàn)對(duì)比，兩種波長(zhǎng)不同的激光產(chǎn)生了不同的吸收峰，從而證明了軟組織中存在血紅蛋白（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

隨后，研究人員對(duì)恐龍與現(xiàn)生鴕鳥(niǎo)的血紅蛋白進(jìn)行了比對(duì)分析。結(jié)果顯示，兩者的拉曼光譜高度相似，但是也存在一些不同。研究者推測(cè)，這些差異可能源于軟組織的分子在漫長(zhǎng)地質(zhì)保存過(guò)程中發(fā)生的氧化或者斷裂。

值得注意的是，這種降解形成的特殊“時(shí)間標(biāo)記”反而可以更好地證明軟組織的生物分子屬于恐龍，而不是現(xiàn)代生物造成的“污染”。此次研究的結(jié)論也可以與之前通過(guò)抗體-抗原反應(yīng)、質(zhì)譜分析等手段鑒別恐龍軟組織的結(jié)果相驗(yàn)證，多種檢測(cè)方法的交叉驗(yàn)證顯著增強(qiáng)了整體研究的可信度。

鴕鳥(niǎo)的血管（A、B）與兩種恐龍的血管（C，短冠龍；D，霸王龍）對(duì)比（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

能用來(lái)復(fù)活恐龍嗎？

最后，想必大家心中還是會(huì)有那個(gè)問(wèn)題：既然證明了這是恐龍的軟組織，那么我們可不可以提取出其中的DNA，繼而復(fù)活恐龍呢？

很遺憾地告訴大家，目前來(lái)看，從化石中提取DNA來(lái)復(fù)活恐龍還是遙不可及的。DNA的“保質(zhì)期”在地質(zhì)學(xué)中實(shí)在太短了，動(dòng)輒千萬(wàn)年、上億年的時(shí)光足以讓其中的化學(xué)鍵斷裂。雖然研究人員在上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)在一些恐龍的蛋化石中檢測(cè)到了DNA片段，但是這些DNA殘跡早已嚴(yán)重?cái)嗔?，想依靠它們重?gòu)出一只恐龍，就如同想憑幾顆螺絲和金屬碎片造出一架飛機(jī)一樣困難。

不過(guò)，從微弱的分子信號(hào)中重建生命的痕跡，本身就是古生物學(xué)的魅力所在。古生物學(xué)家們并非在單純追求復(fù)活恐龍，而是在努力理解，生命的物質(zhì)遺跡如何在漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)間中得以保存，人類(lèi)又如何能從中復(fù)原出那段失落的史前故事。