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1.25亿年前特异埋藏恐龙骨骼中发现的软骨细胞和细胞核迹象

发表日期:2021-09-26来源:放大 缩小

  在位于中国东北辽西地区的热河生物群,科学家团队在1.25亿年前的尾羽龙化石中发现了保存完好的软骨细胞;团队成员发现了一些健康状态下“化石化”的软骨细胞,以及一些快要凋亡的软骨细胞;这些细胞的细胞核中可能还保存了细丝状的染色质,后续还需要更为精准的测试进一步确定这些细胞的生化特性。

  2021924日,自然杂志旗下的《通讯生物学》(Communications Biology)报道来自中科院古脊椎所与山东天宇自然博物馆的科学家团队在我国辽西朝阳地区一具1.25亿年前恐龙的骨骼中发现的一组保存完好的软骨细胞。

  这具恐龙化石属于窃蛋龙类的尾羽龙,因其具有的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。中科院古脊椎所副研究员李志恒说明提到,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。

来自热河生物群的尾羽龙复原图(郑秋旸 供图)

  研究小组在提取了尾羽龙股骨远端的一块靠近关节部分的骨骼,经过脱钙后,并利用了一系列显微成像技术手段来分析其微观结构,最终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。更为神奇的是,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。中科院古脊椎所外籍副研究员Alida Bailleul说明说道,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——从细胞水平来增加大家对化石的深入认识。

  在接下来的工作中,研究团队提取了部分细胞,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了出来,这表明了1.25亿年前的恐龙化石中可能还有原始生物分子的存在。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更为精密的测试支撑。研究团队还将进行更为深入的探索,包括更有效和针对性的染色或测试方法的应用。这项研究揭示恐龙骨骼中的有机物质并没有像大家理解的那样完全“石化”,至少在软骨细胞中还存有恐龙本身的有机分子。

来自尾羽龙腿骨软骨细胞的显微照片;其中一个细胞中还有经过染色而显示出的细胞核,以及暗色的细丝状染色质。Alida Bailleul供图

论文链接:https://www.nature.com/articles/s42003-021-02627-8

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