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1.25億年前特異埋藏恐龍骨骼中發現的軟骨細胞和細胞核跡象

發表日期:2021-09-26來源:放大 縮小

  在位于中國東北遼西地區的熱河生物群,科學家團隊在1.25億年前的尾羽龍化石中發現了保存完好的軟骨細胞;團隊成員發現了一些健康狀態下“化石化”的軟骨細胞,以及一些快要凋亡的軟骨細胞;這些細胞的細胞核中可能還保存了細絲狀的染色質,后續還需要更為精準的測試進一步確定這些細胞的生化特性。

  2021924日,自然雜志旗下的《通訊生物學》(Communications Biology)報道來自中科院古脊椎所與山東天宇自然博物館的科學家團隊在我國遼西朝陽地區一具1.25億年前恐龍的骨骼中發現的一組保存完好的軟骨細胞。

  這具恐龍化石屬于竊蛋龍類的尾羽龍,因其具有的特別的長尾羽而得名,其體型近似于現代的孔雀,和其他一些帶毛恐龍、翼龍和原始鳥類共同生活在早白堊世的湖邊生境。近年來,越來越多的證據顯示出這些特異埋藏并保存下來的化石(包括皮膚衍生物和軟骨細胞)與火山灰的快速沉積掩埋作用有著密切關系。中科院古脊椎所副研究員李志恒解釋提到,這些富含礦物的細粒介質能夠保護著遠古生物的內部組織結構,以至于在原生的微觀層面,例如在細胞級別上都有保留。

來自熱河生物群的尾羽龍復原圖(鄭秋旸 供圖)

  研究小組在提取了尾羽龍股骨遠端的一塊靠近關節部分的骨骼,經過脫鈣后,并利用了一系列顯微成像技術手段來分析其微觀結構,最終發現恐龍死后其軟骨細胞經歷了硅化,這一硅化過程很可能是軟骨細胞完整形態得以保存的主要原因。更為神奇的是,研究人員發現在這些細胞中,一些是健康的形態,而另一些細胞則顯示出不那么健康的多孔構造,處于細胞死亡的過程中。中科院古脊椎所外籍副研究員Alida Bailleul解釋說道,這些軟骨細胞的死亡過程很可能發生在恐龍個體存活的時候。細胞凋亡是生物體內自然發生的現象,而把化石里的細胞定位到一個細胞生長周期之中的某個特定階段,在古生物學的研究中還是一個新的發現。這也是研究團隊一直以來所嘗試的方向——從細胞水平來增加我們對化石的深入認識。

  在接下來的工作中,研究團隊提取了部分細胞,并用生化的方法來進行染色分析,利用蘇木精素,一種常用來染細胞核的紫色化學物質,令其中一個軟骨細胞的細胞核以及細絲狀的染色質顯現了出來,這表明了1.25億年前的恐龍化石中可能還有原始生物分子的存在。DNA是細胞中染色質重要組成成分,因此本項研究還初步顯示出恐龍細胞DNA存在的可能性,不過這個結論還需要更為精密的測試支持。研究團隊還將進行更為深入的探索,包括更有效和針對性的染色或測試方法的應用。這項研究揭示恐龍骨骼中的有機物質并沒有像我們理解的那樣完全“石化”,至少在軟骨細胞中還存有恐龍本身的有機分子。

來自尾羽龍腿骨軟骨細胞的顯微照片;其中一個細胞中還有經過染色而顯示出的細胞核,以及暗色的細絲狀染色質。Alida Bailleul供圖

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s42003-021-02627-8

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