Skjult liv afsløret inde i dinosaurknogler

Et af de tricks, du lærer at jage dinosaurer i Canada, er at lede efter orange. Dinosaurknogler er matte brune, garvet, og grå. Men midt i de triste sandsten i det dårlige land - et tørt landskab, hvor vind og vand har slidt meget af klippen væk - vil du nogle gange fange et glimt af fluorescerende orange. Gå over, og du kan godt finde en dinosaurknogle, der forvitrer.

Appelsinen er lav, vokser på knoglen. Knoglen giver laven et stabilt fodfæste i det eroderende landskab, det er porøst, opbevaring af fugt under tørke, og fuld af mineraler som fosfat, afgørende for en voksende lav. Det er mærkeligt at tænke på, at noget, der døde for 76 millioner år siden, spiller en rolle i moderne økosystemer. men livet er opportunistisk.

Liv findes næsten overalt på Jorden. Bakterier trives i hydrotermiske ventilationsåbninger, svampe vokser inde i Tjernobyl, nematodeorme kravler under antarktiske ismarker. Mest bemærkelsesværdigt, der er den dybe biosfære, et stort, underjordiske mikrobielle økosystem starter under vores fødder og strækker sig ind i klippe kilometer under jorden. Hvorfor ville livet ikke også bebo nedgravede fossiler?

Hvis det gør, der skaber problemer med at identificere fossilernes oprindelige biologiske materiale. Det er her, vores nye forskning – ledet af min kollega Evan Saitta fra Field Museum i Chicago – kommer ind, giver et detaljeret kig på det organiske stof, der findes inde i dinosaurens knogler.

Det er klart, at det populære begreb fossilisering, hvor knoglen er fuldstændig mineraliseret og erstattet med nyt materiale, er forkert. Det meste af det oprindelige knoglemineral – calciumphosphat – overlever. Det er de samme ting, der var inde i en levende, ånde dinosaurer for millioner af år siden.

Bemærkelsesværdigt, organiske molekyler kan nogle gange fortsætte. Gammelt DNA har ladet os rekonstruere genomer af nyligt uddøde arter og opdage hidtil ukendte arter såsom vores fætre Denisovanerne. Gamle proteiner har vist den evolutionære historie af det uddøde pattedyr Toxodon, og fossile pigmenter lader os sætte striber på dinosaurer og pletter på deres æg.

Endnu mere bemærkelsesværdige påstande er blevet annonceret, herunder DNA, proteiner og endda celler og blodkar fra dinosaurknogler. Men disse er mere end en størrelsesorden ældre end det ældste bekræftede DNA og proteiner, så de er blevet omstridt. Ideen om at genvinde dinosaurvæv og bruge dinosaur-DNA og proteiner til at rekonstruere evolutionen er fristende. Men det er uklart hvordan, eller hvis, de kan overleve titusinder af år.

Halvdelen af ​​DNA'et i et fossil forsvinder omtrent hvert 500. år, og DNA'et skulle blive ulæseligt om 1,5 mio. år. Proteiner er mere modstandsdygtige. Den ældste dato for 4 m år siden, men peptidbindingerne, der holder et proteins aminosyrer sammen, nedbrydes også over tid, så det er uklart, om de kunne overleve i 75m år gamle dinosaurfossiler.

I mellemtiden levende ting - bakterier, protister, svampe, planterødder og nematoder - trives under jorden. For at være sikker på, at vi har dinosaurvæv, vi skal først udelukke andre, mindre spændende muligheder, som forurening med bakterielle biofilm.

Mikrobejagt

For at forstå kilden til det biologiske stof inde i dinosaurens knogler, vi lancerede en unik feltekspedition, ikke for dinosaurer, men for mikrober inde i dem. Vi udgravede en Centrosaurus knoglebed i Dinosaur Provincial Park, Alberte. Steriliseringsværktøj med blegemiddel, alkohol, og en blæselampe, vi pakkede derefter fossiler ind i folie for at forhindre forurening. Men de var stadig fulde af liv, kommer inde fra knoglen.

Aminosyrer udvundet fra fossilerne viste livets umiskendelige signatur. Aminosyrer findes i venstre- og højrehåndede konfigurationer. Levende ting laver venstrehåndede aminosyrer, men efter døden deres struktur svinger langsomt frem og tilbage, skabe en blanding af venstre- og højrehåndede molekyler. Gamle aminosyrer viser et forhold på 1:1, men knoglerne var domineret af venstrehåndede molekyler, viser nylig biologisk aktivitet.

Vi undersøgte også kulstoffet i knoglerne. Levende ting tager kulstof fra atmosfærisk CO₂, som indeholder radioaktivt kulstof-14. Kulstof-14 gennemgår radioaktivt henfald, hvor halvdelen af ​​dets atomer forsvinder cirka hver 6. 000 år. Ingen påviselig kulstof-14 burde overleve for 76 millioner år siden, men knoglerne var fulde af det. Enten døde disse dinosaurer for et par tusinde år siden, eller de var forurenede af levende ting.

For at finde ud af, hvad der boede i knoglerne, vi udtog DNA og det relaterede molekyle RNA fra fossilet. Det, vi fandt, var forbløffende:et blomstrende samfund af bakterier. Knoglerne havde 50 gange så meget bakterielt DNA som de omgivende muddersten. De var ikke tomme grave, men vrimler med et unikt mikrobielt samfund, et mikrobiom.

Knogler, i modsætning til rock, have åbne pladser til marv, blodkar og celler, som nu skaber plads til mikrober, og bære vand og næringsstoffer. Knogle indeholder også fosfor, der er nødvendigt for at lave DNA og cellemembraner. I øvrigt, organiske væv og karlignende strukturer udvundet fra knoglerne - svarende til dem, der andre steder er identificeret som dinosaurvæv - lyser som et juletræ, når de farves med et fluorescerende farvestof, der binder til DNA. Det rigelige DNA tyder på, at disse organiske stoffer er lavet af bakterier, ikke dinosaurer.

Nål i en høstak

At lede efter fossile organiske stoffer er lidt som at lede efter en nål i en høstak. Vi har ikke argumenteret for, at nåle ikke eksisterer, men vi har givet en bedre idé om, hvordan man kan skelne nåle fra sugerøret. Og selvom vi ikke fandt dinosaurproteiner, vi fandt noget lige så bemærkelsesværdigt, livet inde i den dinosaur.

Da vores Centrosaurus døde, dens krop fodrede andre levende ting - tyrannosaurer, fluer, biller, derefter bakterier og svampe. Men processen fortsatte længe efter døden. Mikrober ville have levet i dens knogler, efter at de blev begravet under en kridtflodslette, da havet rullede ind og dinosauren lå hundrede meter under havbunden, endnu senere under en istids gletscher, og endelig, lige under nutidens badlands.

Det er usædvanligt at tænke, men inde i resterne af en stor dinosaur, små mikrobielle verdener dukkede op, udviklet og forsvundet over millioner af år, i et komplekst samspil mellem de levende og de for længst døde.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.