20年前,古生物学家玛丽·施魏策尔(Mary Schweitzer)在研究一块霸王龙的大腿骨化石时就发现,其中似乎存在着一些软软的、有弹性的结构,在经过反复研究之后,她认为这很可能是霸王龙的软组织,然而很多同行都对此表示:“不可能,绝对不可能!”
原因也不难理解,你想想,霸王龙的化石都是来自几千万年前的白垩纪啊,通常来讲,就算是在理想的条件下,软组织经过几百万年也该降解得连渣都不剩了,更不用说几千万年了。
所以大家当时普遍认为,这些所谓的“软组织”很可能只是后来渗入化石缝隙的细菌生物膜,是一种污染。不过玛丽并没有就此放弃,多年以来,她和她的团队一直在致力于相关方面的研究。
近日,该团队利用一种被称为“共振拉曼光谱”(Resonance Raman spectroscopy)的技术,成功检测到了霸王龙的血红蛋白,从而实锤了她之前的观点。
简而言之,“共振拉曼光谱”原理就是用激光照射样品,当光子与分子相互作用后,会有一小部分光的能量发生变化(散射光的波长不同),这种“能量偏移”反映了分子内部振动模式,就像是分子的“指纹”。
在此基础上,如果将激光的波长调整到目标分子的吸收峰上,使激光的能量与目标分子的某个电子跃迁能量接近,目标分子就会产生共振,从而使得散射信号增强成千上万倍。这样,目标分子的“指纹”就被放大出来了。
研究人员表示,这种技术具有极高的灵敏度,即使在化石这种“分子大杂烩”的样品中,研究者也能精准地识别出血红素特征的微弱信号。
此次研究使用来自两种恐龙的骨骼化石:一种霸王龙,另一种是更古老的短冠龙(Brachylophosaurus),将其去矿化后,研究人员提取到了其中的疑似软组织片段。
随后研究人员使用了两种不同波长的激光对这些样本进行交叉验证,其中绿光(532 nm)能很好地激发到与完整的血红素-球蛋白相连的信号,而蓝光(473 nm)更易激发游离的血红素。
(↑A和B来自作为对照组的鸵鸟,B来自短冠龙,D来自霸王龙)
研究结果表明,在使用绿光的时候,无论是霸王龙还是短冠龙的样本,都发出了强烈的信号,这说明血红素真的存在,而且还和球蛋白连在一起,与之相比,使用蓝光的时候,信号却非常微弱。
研究人员指出,这一正一反,可以认为是排除了细菌污染的可能性(因为细菌可造不出这种“血红素-蛋白质”的复合体),也就是说,我们确实是检测到了短冠龙和霸王龙的血红蛋白。
这些脆弱的血红蛋白,到底是怎么扛过几千万年漫长岁月的侵蚀呢?
对此研究人员表示,这些古老的血红蛋白并非完好无损,其中的铁元素已经氧化了,形成了一种叫作“针铁矿”(goethite)的物质,说白了,就是一种生物化学意义上的“铁锈”,而这个“生锈”的过程,恰恰可能是保存的关键。
一个合理的推测就是,铁元素在氧化的过程中,就像一个强力胶水,在蛋白质分子之间建立了很多“交联”结构。这就好比给一盘散沙注入了水泥,让原本松散的蛋白质结构变得异常坚固和稳定,极大地增强了它们抵抗分解的能力。
那么,我们能通过这些血红蛋白将霸王龙复活吗?
答案是:想多了,完全不可能。实际上,此次研究找到的只是血红蛋白的“残骸”,共振拉曼光谱的数据显示,这些血红素分子的环状结构已经出现了破损,它们是不完整的、碎片化的。
更重要的是,从理论上来讲,利用克隆技术复活一只恐龙需要的是完整、连续的DNA序列,而DNA比蛋白质要脆弱得多,在几千万年的时间里早就降解得无影无踪了。
尽管如此,这次的发现依然意义非凡,研究人员表示,它彻底改变了我们对化石保存极限的认知,从而为我们打开了一扇研究远古生物分子世界的大门。
此次研究已经发表在《皇家学会会报A辑》上。
参考资料:
Resonance Raman confirms partial haemoglobin preservation in dinosaur remains. doi: 10.1098/rspa.2025.0175