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中国东北1.25亿年前恐龙化石中分离出保存精美的软骨细胞

中国东北1.25亿年前恐龙化石中分离出保存精美的软骨细胞

中国东北1.25亿年前恐龙化石中分离出保存精美的软骨细胞

(蜘蛛网eeook.com报道)据cnBeta:外媒报道,来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(IVPP)和山东天宇自然博物馆(STM)的一个科学家团队在中国东北的一只1.25亿年前的恐龙中分离出了保存精美的软骨细胞,这些细胞含有残留的有机分子和染色质的细胞核。这项研究发表在2021年9月24日的《Communications Biology》上。

这种恐龙被称为Caudipteryx,这是一种小型孔雀大小的杂食动物,长有长长的尾羽。它在早白垩纪期间游荡于辽宁省热河生物群的浅水湖畔。

IVPP副教授和这项研究的论文共同作者李志恒指出:“多年来积累的地质数据表明,热河生物群的化石保存非常特殊,因为细小的火山灰掩埋了尸体并将其保存到了细胞水平。”

科学家们从这个标本的右股骨上提取了一块远端关节软骨,然后将其脱钙,并使用不同的显微镜和化学方法对其进行分析。他们意识到,所有的细胞都在动物死亡后被硅化了。这种硅化很可能是使这些细胞得以很好保存的原因。

他们还发现了两种主要的细胞类型:在化石化时健康的细胞以及在死亡过程中多孔化和化石化的不那么健康的细胞。IVPP副教授、这项研究的通讯作者Alida Bailleul指出:“有可能这些细胞甚至在动物死亡之前就已经在死亡。”

细胞死亡是一个在所有动物的生命中自然发生的过程。但能将一个化石细胞放入细胞周期中的一个特定位置,这在古生物学中还是相当新的。这就是IVPP科学家的目标之一:改善化石中的细胞图像。

此外,该团队还分离出了一些细胞,并用全世界生物实验室中使用的一种化学品对它们进行染色。这种紫色的化学物质被称为苏木精,能和细胞的核结合。在对恐龙材料进行染色后,一个恐龙细胞显示出一个紫色的细胞核,并伴有一些更深的紫色线。这意味着这个1.25亿年前的恐龙细胞的细胞核保存得非常好,保留了一些原始的生物大分子和染色质的线。

地球上所有生物体细胞内的染色质是由紧密排列的DNA分子组成。因此,这项研究的结果提供了初步数据,这表明原始恐龙DNA的残余可能仍被保存下来。但要精确地测试这一点,该团队需要做更多的工作,并使用比他们在这里使用的染色法更精细的化学方法。

“说实话,我们显然对化石的细胞核感兴趣,因为如果DNA被保存下来,而大部分的DNA应该在这里,”Alida Bailleul说道。去年她发表了另一项报告了蒙大拿州的恐龙软骨细胞中特殊的核和生物分子保存情况的研究。她还说道:“因此,我们有很好的初步数据、非常令人兴奋的数据,但我们刚刚开始了解非常古老的化石中的细胞生物化学。在这一点上,我们需要做更多的工作。”

研究团队认为他们需要做更多的分析,甚至开发出新的方法来了解可能使生物分子保存在恐龙细胞中的过程,因为从来没有人成功地对任何恐龙DNA进行测序。在古DNA界,测序方法被用来确认古DNA是否保存在化石中。到目前为止,这些方法只对年轻的化石起作用(不超过一百万年),但对恐龙材料从未起作用。恐龙被认为太老了,无法保留任何DNA。然而来自IVPP和STM的科学家收集的化学数据表明情况并非如此。

即使必须收集更多的数据,这项研究肯定地表明了,1.25亿年的恐龙细胞化石不能被认为是100%的岩石。它们并没有完全“石化”。相反,它们仍含有有机分子的残留物。现在,关键是要弄清楚这些分子到底是什么,它们是否保留了任何生物信息和DNA的残余。

相关报道:中国科研团队发现1.25亿年前恐龙软骨细胞,或存有机分子

(蜘蛛网eeook.com报道)据中新网北京9月25日电(记者 孙自法):中国科学家团队在东北辽西朝阳地区一具1.25亿年前的尾羽龙恐龙骨骼化石中,最新研究发现一组特异埋藏保存完好的软骨细胞,包括一些健康状态下“化石化”的软骨细胞,以及一些快要凋亡的软骨细胞。

尤为特别的是,本次研究还发现恐龙软骨细胞的细胞核中可能还保存了细丝状的染色质,从而揭示恐龙骨骼中的有机物质并没有像之前理解的那样完全“石化”,至少在软骨细胞中还存有恐龙本身的有机分子。

这项由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)与山东天宇自然博物馆的科学家团队共同完成的重要恐龙化石发现及研究成果,近日在施普林格·自然杂志旗下专业学术期刊《通讯生物学》最新一期发表。

论文作者之一、中科院古脊椎所副研究员李志恒介绍说,该具恐龙化石属于窃蛋龙类的尾羽龙,因其具有特别的长尾羽而得名,其体型近似于现代的孔雀,和其他一些带毛恐龙、翼龙和原始鸟类共同生活在早白垩世的湖边生境。近年来,越来越多的证据显示出这些特异埋藏并保存下来的化石(包括皮肤衍生物和软骨细胞)与火山灰的快速沉积掩埋作用有着密切关系。这些富含矿物的细粒介质能够保护着远古生物的内部组织结构,以至于在原生的微观层面,例如在细胞级别上都有保留。

研究团队首先提取尾羽龙股骨远端一块靠近关节部分的骨骼并经过脱钙后,利用一系列显微成像技术手段来分析其微观结构,发现恐龙死后其软骨细胞经历了硅化,这一硅化过程很可能是软骨细胞完整形态得以保存的主要原因。更神奇的是,研究人员发现在这些细胞中,一些是健康的形态,而另一些细胞则显示出不那么健康的多孔构造,处于细胞死亡的过程中。

研究团队成员、中科院古脊椎所外籍副研究员艾莉达(Alida Bailleul)对此解释称,这些软骨细胞的死亡过程很可能发生在恐龙个体存活的时候。细胞凋亡是生物体内自然发生的现象,而把化石里的细胞定位到一个细胞生长周期之中的某个特定阶段,在古生物学的研究中还是一个新的发现,这也是研究团队一直以来所尝试的方向——从细胞水平来增加对化石的深入认识。

随后,研究团队又提取尾羽龙化石部分细胞,并用生化的方法来进行染色分析,利用苏木精素——一种常用来染细胞核的紫色化学物质,令其中一个软骨细胞的细胞核以及细丝状的染色质显现出来,这表明1.25亿年前的恐龙化石中可能还有原始生物分子的存在。

研究团队表示,DNA是细胞中染色质重要组成成分,因此,本项研究还初步显示出恐龙细胞DNA存在的可能性,不过这个结论还需要后续更为精密的测试支持,研究团队下一步将进行更深入的探索,包括更有效和针对性的染色或测试方法的应用,以进一步确定这些细胞的生化特性。

相关报道:化石软骨揭示大量恐龙细胞的惊人细节信息

(蜘蛛网eeook.com报道)据cnBeta:外媒报道,古生物学家已经从中国的一个保存得特别好的恐龙化石中分离出了软骨细胞。这些细胞的细胞核仍含有生物大分子和其他有机结构的痕迹,科学家们甚至能够说出特定细胞在死亡时处于自然周期的哪个阶段。

在重建恐龙时,骨头通常是我们剩下的全部工作,但偶尔科学家会很幸运地找到更多的东西。像羽毛、皮肤、蛋、甚至大脑,这些则都可以揭示对这些神奇动物的新认识。

而一些保存最好的标本来自热河生物群,这是中国东北部白垩纪早期的一个生态系统。该地貌以湿地和浅水湖泊为主,最重要的是频繁的火山喷发,这是减缓遗体分解的关键。

这项研究的论文共同作者李志恒教授指出:“多年来积累的地质数据表明,热河生物群的化石保存非常特殊,因为细小的火山灰将尸体埋藏起来并将其保存到细胞水平。”

来自中国科学院和山东天宇自然博物馆的研究人员正是从这个沉积物中获取了最新的令人惊叹的标本,据悉,其年代大约在1.25亿年前。据了解,该生物被称为Caudipteryx,是一种类似鸟类的恐龙,站起来约有我们的膝盖那么高并有长长的尾羽。

研究小组从它的右股骨上提取了一段软骨,另外还发现它经历了一种被称为硅化的化石过程。原来的有机组织被二氧化硅所取代,这有助于保存细胞。

事实上,这种保存相当于完整,以至于研究人员能够区出分死亡时的健康细胞和那些由于自然细胞周期而已经死亡的细胞。

在研究人员对一些样本进行脱矿处理后,他们用了一种叫做苏木精的化学物质进行染色,这种化学物质可以跟细胞核结合并显示为紫色。果然,其中一个恐龙软骨细胞的反应跟鸡的软骨细胞完全相同:它变成了紫色并突出了细胞核和染色质线,这些结构构成了染色体。

耐人寻味的是,细胞核和染色质是细胞内发现DNA分子的地方。这表明恐龙DNA的一些残余有可能保存在里面,但这是一个很长的机会,需要更多的工作来验证。毕竟,DNA被认为不可能存活超过一百万年,更不用说1.25亿年。

“说实话,我们显然对细胞核化石感兴趣,因为如果DNA被保存下来,大部分的DNA应该在这里,”该研究的共同作者Alida Bailleul说道,“ 因此,我们有很好的初步数据、非常令人兴奋的数据,但我们刚刚开始了解非常古老的化石中的细胞生物化学。在这一点上,我们还需要做更多的工作"。

这并不是第一个在恐龙化石中找到细胞核和潜在DNA证据的研究。去年,一个团队在加拿大发现的大型食草动物Hypacrosaurus的细胞中发现了细胞核、蛋白质和染色体的迹象。然而Caudipteryx标本的年龄却有5000万年左右。




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