生命科學

恐龍之血

有越來越多來自恐龍化石的證據顯示,有機物質也能在化石中保存數千萬年,讓我們對於古生物有全新的認識。

撰文/史懷哲(Mary H. Schweitzer)
翻譯/涂可欣

生命科學

恐龍之血

有越來越多來自恐龍化石的證據顯示,有機物質也能在化石中保存數千萬年,讓我們對於古生物有全新的認識。

撰文/史懷哲(Mary H. Schweitzer)
翻譯/涂可欣

重點提要
■傳統觀點認為,年代久遠的化石裡只會留下礦化的不活潑物質,所有的有機物質都已經消失。
■但越來越多證據顯示,在特定條件下,血液、骨骼細胞和爪子等有機物質可能保存在化石裡數千萬年。
■這些遠古物質有助於解答恐龍如何適應環境變化,以及牠們演化速度多快等問題。

當我透過顯微鏡,看到同事指出那薄薄化石切片裡的紅色小球時,簡直難以置信:在淺黃色的堅硬組織裡,有一條蜿蜒的血管,而那些微小的構造就位於血管中,每顆小紅球都有一個暗色核心,非常類似細胞核。事實上,這些球體看起來就像是爬行動物、鳥類等非哺乳類脊椎動物的血球(哺乳動物的紅血球沒有細胞核)。但是我對自己說,這些圓球不可能是細胞。這片骨骼切片來自一隻6700萬年前的霸王龍(Tyrannosaurus rex),那時才剛由美國蒙大拿州波茲曼的洛磯山博物館的團隊挖掘出土;所有人都知道,有機物質非常脆弱,不可能保存這麼久。


300多年來,古生物學家認為化石只能透露骨骼的大小和形狀。傳統觀點認為,動物死後環境條件若適合化石形成,周圍不活潑的礦物最終會取代所有的有機物質,像是細胞、組織、色素和蛋白質,留下全由礦物組成的骨骼。因此當我在1992年檢視著恐龍化石裡的深紅色構造時,其實正面對著「牢固的古生物學觀念也不一定是對」的跡象。只是在當時,我苦思不解:恐龍是非哺乳類脊椎動物,牠們的紅血球細胞應該有細胞核,而那紅色構造看起來也像是血球,但它們也有可能是來自我不知道的地質過程。


由於那時我還是美國蒙大拿州立大學的菜鳥研究生,研究恐龍骨骼微觀構造的經驗甚淺,於是我廣徵其他教授和研究生對這紅色構造的看法,這個消息傳到了世界恐龍權威、洛磯山博物館古生物學部門主任洪納(Jack Horner)的耳中。當他凝視顯微鏡下的物體時,眉頭緊鎖,不發一語,感覺像過了一個小時後,他抬起頭來看著我,皺眉問道:「你認為它們是什麼?」我回答我不知道,但是它們的大小、形狀和顏色,確實很像血球,而且出現的位置也符合。他哼了一聲:「那就證明它們不是。」這是個讓人難以抗拒的挑戰,而這種提出研究問題的方法到現在仍影響著我。


從那時起,我和同事在多個樣本中發現了各種有機的物質,包括血管、骨細胞、質地類似指甲的爪子碎片,這顯示化石中保存有軟組織的現象雖然並不常見,但也絕不是唯一的特例。這些發現不僅和教科書所描述的化石形成過程有差異,也讓我們對那些消失的生物有了全新的認識。例如我們從另一個霸王龍的骨骼看出,牠是一隻母恐龍,死亡時正準備產卵。又例如從一個蒙古出土的小型肉食恐龍旁發現的纖維蛋白質,證實這種恐龍有羽毛,而且從分子層次來看,還和鳥類的羽毛很像。這些都是過去單看骨骼形狀和大小無法得知的資訊。


我們的研究遭受到很多質疑,畢竟這是意料之外的發現,況且懷疑本是科學研究中合理的一環,我仍然覺得這些研究充滿驚奇和希望。研究來自恐龍的遠古有機物質將能讓我們獲得20年前難以想像的知識,並且更了解這些驚人生物的演化和滅絕過程。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2011年第107期1月號】