恐龍化石里的生命世界

尼克·朗里奇

尋找恐龍的一個技巧就是尋找橙色

在加拿大的荒地里尋找恐龍的一個技巧就是尋找橙色。一般來說，恐龍的骨頭多呈暗褐色、棕褐色和灰色。但在荒地上，所能看到的景觀大多數都是被風和水侵蝕的巖石，在那些灰褐色的砂礫中，有時你會看見橙色的閃光。如果你走近看，可能會發現那是一塊風化的恐龍骨。

那些橙色的東西是長在骨頭上的地衣，骨頭讓地衣在侵蝕的土地上有了一個穩定的立足點。這些骨頭是多孔的，在干旱期能鎖住水分，而且還富含磷酸鹽等礦物質，這對地衣的生長至關重要。7600萬年前就已死亡的生物居然在現代生態系統中仍扮演著重要角色，想來也是很奇怪，但生命就是這樣，一有機會便會生長。

生命幾乎遍布地球的各個角落。在深海熱泉的噴口，有大量細菌繁殖；在切爾諾貝利的內部，真菌在肆意生長；在南極寒冷的冰原下，線蟲在蠕動爬行。最引人注目的是深層生物圈，這是一個巨大的地下微生物生態系統，它從我們腳下開始，一直延伸到地下數公里的巖石中。

被掩埋的化石中有生命？

如果化石中有生命，那么鑒定化石中原本的生物材料就會變得非常困難。而這正是我們的新研究開始的地方，它為在恐龍骨骼中發現的有機物提供了一份詳細的報告。

流行的化石概念認為，化石中的骨頭已經完全礦化，并且全部被新的材料所取代。很明顯，這種觀點是錯誤的。大多數骨骼中的原始礦物質——磷酸鈣會被保存下來，這和生活在幾百萬年前的恐龍體內所擁有的物質是一樣的。

神奇的是，有機分子有時也會持續存在。我們已經利用一些古老的DNA重新構建了一些近期滅絕的物種的基因組，并因此發現了一些過去的未知物種，比如我們人類的近親——丹尼索瓦人就是一個例子。古老的蛋白質揭示了已滅絕的哺乳動物箭齒獸的進化史，化石色素讓我們知曉了恐龍身上的條紋，以及它們的蛋上的斑點。

更了不起的是，從恐龍的骨骼中，科學家還發現了DNA、蛋白質，甚至是細胞和血管等物質。但這些比已確認的最古老DNA和蛋白質還要古老一個數量級以上，因此一直存在一些爭議。利用恐龍的DNA和蛋白質來恢復恐龍的組織以重現進化是一個非常誘人的想法，但目前我們尚不清楚這些物質在數千萬年之后是否還能存活。

化石中的DNA大約每500年就會消失一半，在150萬年后基本上就會變得無法讀取。蛋白質則更有彈性一些，最古老的蛋白質可追溯到400萬年前，但將蛋白質中的氨基酸結合在一起的肽鍵也會隨著時間的推移而降解，因此尚不清楚它們能否在已存在了7500萬年的恐龍化石中存活下來。

與此同時，像細菌、原生生物、真菌、植物根系和線蟲等生物會在地下茁壯地成長。為了確保研究的是恐龍組織，首先我們需要排除那些不那么令人興奮的其他可能性，比如因細菌生物膜造成的污染。

恐龍化石里的微生物群落

為了了解恐龍骨骼中生物物質的來源，研究人員開展了一次獨特的野外考察，不是針對恐龍，而是針對生存在它們骨骼中的微生物。他們在阿爾伯塔省恐龍公園里挖出了一頭尖角龍的骨床。研究者用漂白劑、酒精和噴槍對工具進行消毒，然后用錫箔紙包裹化石，以防止它受到污染。但這些化石中仍充滿了生命，這些生命來自于骨頭內部。

從化石中提取的氨基酸顯示了生命的明顯特征。氨基酸以左、右手構型存在，生物會制造左旋氨基酸，但在死亡后，它們的結構會慢慢地來回變化，形成左旋和右旋分子的混合體。古氨基酸的比例為1：1，但在骨骼中主要存在的是左旋分子，顯示出了最近的生物活性。

研究者還研究了骨骼中的碳。生物會從大氣中的CO2里攝取碳，其中包含放射性碳-14。碳-14會發生放射性衰變，大約每6000年就有一半的碳-14原子消失。沒有任何碳-14可以存活7600萬年之久，但是骨骼中卻充滿了碳-14。因此這些恐龍要么死于幾千年前，要么就是被生物污染了。

為了弄清骨頭中究竟有什么，研究者從化石中提取了DNA和相關的RNA，居然發現了驚人的結果：一個欣欣向榮的細菌群落。這些骨頭中含有的細菌DNA是周圍泥巖中的50倍，它們不是空著的墳墓，而是一個充滿微生物的獨特微生物群落。

骨骼不同于巖石，它可以為骨髓、血管和細胞提供開放的空間，這些承載了水和營養物質的空間為微生物創造了生存空間。骨骼中還含有制造DNA和細胞膜所需的磷，且從骨頭中提取的與在其他地方發現的恐龍組織相似的有機組織和血管樣結構，被可以與DNA結合的熒光染料點綴得像發光的圣誕樹一般。豐富的DNA表明這些有機物是由細菌而不是恐龍制造的。

尋找有機化石如大海撈針

尋找有機化石有點像大海撈針，但這并不是說明“針”不存在。研究者找到了一個更好的方法來區分“針”與“稻草”，雖然他們沒有發現恐龍蛋白質，但他們發現了一些“旗鼓相當”的東西，那就是恐龍體內的生命。

當被研究者發現的那頭尖角龍死的時侯，身體成為了其他生物如霸王龍、蒼蠅、甲蟲、細菌和真菌的食物。這一過程在它死后很久仍在繼續：它曾被埋在白堊紀的河漫灘下，后來滾滾而來的海水將它掩埋在海底100米以下，再后來它躺在了冰河時代的冰川下，最后則靜臥在了今天的這片不毛之地里。在如此漫長的時間中，它的骨頭中聚集了許許多多的微生物。

想起來這很不尋常，在一個大型恐龍的遺骸中，微小的微生物世界在數百萬年的時間里出現、進化和消失，在生存與死亡之間，扮演著一個復雜的角色。