2014年10月8日 星期三

恐龍之血: 化石中的有機質

文/ 王珮儒、徐顗雯、張雅惠



在2011年1月的科學人雜誌中有一篇名為「恐龍之血」的文章,此文敘述的是Mary H. Schweitzer發現霸王龍化石裡有類似紅血球的結構,並發現此構造內有豐富的鐵離子,且與血色素(heme)有相似的共振結果,而免疫反應也證明此結構應為霸王龍的紅血球。但由於當時普遍認為已成為礦物的化石內不應含有有機物質,因此這個結果備受質疑。此後Mary H. Schweitzer開始尋找更多的化石並進行一連串的實驗,最後證實有機物質也能在化石中保存數千萬年。

此篇文章中也提到由化石中提取的蛋白質可以進行純化及定序,我們認為若能累積更多的古生物的序列,能夠建立出一個古生物的蛋白質的序列資料庫。藉此資料庫可完成這些已經滅絕的生物的親緣關係圖,若將這些序列與現代生物相比對也能了解這些生物彼此間的演化關係。

化石的形成是生物在死亡後被掩埋在地層中並受到礦化、溶解及再結晶等等的物理及化學作用後,其硬殼及骨骼的物理結構或化學成分都已與原本不相同,所殘留的也只是全由礦物組成的骨骼;因此在讀到「恐龍之血」時,我們對於「這些有機質能在化石中存留數千萬年」是存疑的。但在搜尋過資料後發現血紅素中的鐵離子與氧的交互作用確實與化石中的有機質保存相關,此外膠原蛋白本身的分子結構與分子內及分子間的交互作用也增加了膠原蛋白的穩定性,使其可保存在化石中;而角質蛋白也因不易被分解所以可被保存。然而這些資料似乎只能解釋這些有機質可被保留,卻不能解釋為何可以保留這麼久。我們感到好奇的是Mary H. Schweitzer所發現的這些物質為什麼能夠被保留這麼久?除了上述所提到的機制外,是不是還有特殊的地質作用?還是還有更具有決定性的因素尚未被發現?

參考資料:

Mary H. Schweitzer, Wenxia Zheng, Timothy P. Cleland, Mark B. Goodwin, Elizabeth Boatman, Elizabeth Theil, Matthew A. Marcus and Sirine C. Fakra. 2013. A role for iron and oxygen chemistry in preserving soft tissues, cells and molecules from deep time. Proc. R. Soc. B.281

James D. San Antonio mail,Mary H. Schweitzer,Shane T. Jensen,Raghu Kalluri,Michael Buckley,Joseph P. R. O. Orgel. 2011. Dinosaur Peptides Suggest Mechanisms of Protein Survival. PLOS ONE. Vol.6.

教育部數位教學資源入口網。台灣的化石。http://content.edu.tw/junior/earth/tp_tm/new/item0106/main/a0/a0.htm

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