O tematice tzv. měkkých tkání a organických molekul u druhohorních neptačích dinosaurů zde bylo pojednáno už mnohokrát. Letos přitom přibyly nejméně dva zásadní objevy, o kterých stojí za to se zmínit. Začněme tedy tím dřívějším. Výzkumník Evan Saitta z Fieldova muzea v Chicagu, instituce hostící v trvalé expozici slavný exemplář druhu Tyrannosaurus rex „Sue“ i repliku kostry obřího titanosaura druhu Patagotitan mayorum, se jako první podíval velmi podrobně na mikrobiální život ve fosiliích dinosaurů. Původně pátral v rámci svého výzkumu po měkkých tkáních a dochovaných proteinech (jako je kolagen), místo toho ale objevil obří kolonie bakterií, které vnitřek zkamenělých kostí osídlily. To je potenciálně velmi závažné zjištění, které může do budoucna zásadním způsobem ovlivnit další výzkum tzv. organických molekul v miliony let starých fosiliích. Saitta původně v rámci své doktorské práce na Univerzitě v Bristolu hledal právě ony efemérní organické molekuly v dávných fosiliích, konkrétně chtěl potvrdit nebo vyvrátit údajné dochování pravěkých bílkovin, jako je kolagen. Jeho podezření, že se takto delikátní materiál po geologické věky dochovat nemůže, se dle jeho výsledků zcela potvrdilo. Cílem při pátrání po vhodných fosiliích se pro něj stal Dinosauří provinční park v kanadské Albertě, jedno z nejbohatších míst pro hledání dinosauřích zkamenělin na světě. Saitta odtud odvezl vzorky sedimentů plné fosilních kostí dinosaurů, jako je ceratopsid druhu Centrosaurus apertus, a ve sterilních laboratorních podmínkách je začal zkoumat. Snažil se přitom minimalizovat možnost kontaminace mikroorganismy z okolního prostředí. Saitta s kolegy potom v různých laboratořích vzorky zkoumali, výsledky přitom porovnávali také s údaji u několik tisíc let starých žraločích zubů a se vzorky z kostí současných kuřat.
Žádné proteiny ve fosiliích centrosaurů vědci neobjevili, zato ale narazili na mikrobiální flóru, která se do fosilních kostí musela dostat již dříve přirozenou cestou. Svědčí o tom přítomnost neradioaktivního organického uhlíku, recentních aminokyselin a dokonce i DNA ve fosiliích. Saitta se domnívá, že společenstvo bakterií vylučující na povrch vrstvu polysacharidů, tedy tzv. biofilm, je tím, co zmátlo vědce, ohlašující již dříve objevy organických látek v dinosauřích fosiliích. Sekvenování DNA mikroorganismů ukázalo, že asi 30 % odpovídá rodu Euzebya, známého jinak také z etruských hrobek nebo kůže „mořských okurek“ (sumýšů).[1]
Ale proč se vlastně v dinosauřích kostech tato společenstva vyskytují? Saitta se domnívá, že fosilie jsou pro ně zdrojem fosforu a železa, a díky své porézní stavbě obsahují i vlhkost, kterou jejich bakteriální obyvatelé potřebují. Doslova říká, že pokud byste byli půdní bakterií, chtěli byste žít ve zkamenělé kosti dinosaura. Dodává také, že se právě nacházíme na prahu vědecké revoluce, která bude mít podobu vynořujícího se oboru molekulární paleontologie. Vědecká studie byla publikována letos v červnu v periodiku eLife.[2] Pokud byste ale byli z výsledků prvního výzkumu rozpačití, druhý vám možná zlepší náladu. Tento novější výzkum, jehož výsledky byly publikovány teprve před třemi týdny, si kladl za cíl zjistit mechanismy, kterými by se skutečně mohly dochovat měkké tkáně a bílkoviny ve fosiliích z doby druhohorní éry. Konkrétně byly zkoumány fosilní kosti menšího jedince druhu Tyrannosaurus rex z východní Montany, objevené roku 1988. Tento exemplář, donedávna známý jako MOR 555 (nyní však USNM 555000), tvořil dlouho součást sbírek instituce Museum of the Rockies ve městě Bozeman.[3] Výzkum fosilií vedla mladá profesorka fyziky a aplikované chemie Elizabeth M. Boatmanová z Univerzity ve Wisconsinu a její kolegové z pěti dalších institucí. Jejich hlavním cílem bylo ověření poněkud kontroverzních výzkumů Mary Higby Schweitzerové z minulých dvou desetiletí.[4]
Při výzkumu využili moderních technologií a procesů tzv. Fentonovy chemie a glykace, s jejichž pomocí mohli demonstrovat pravděpodobné příčiny zachování cévních struktur v kortikální kosti tyranosaura. Prokázali také nahodilost tohoto delikátního materiálu a zároveň i přítomnost skleroproteinu, kterým je kolagen typu I. Své výsledky vědecký tým porovnával s výsledky pro organismus současných kuřat, jejichž vzorky byly podobným testům podrobovány samostatně.
Samotný výzkum je značně složitý, nicméně výsledky jsou zajímavé a překvapující. Boatmanová se svým týmem vyvinula množství metod, které umožňují testovat různé myslitelné způsoby zachování měkkých tkání a proteinů v dinosauřích fosiliích, experimentální testování těchto metod je ale zatím velmi nákladné a vyžaduje množství času i přístup k nejmodernější laboratorní výbavě. Do budoucna by se ale mohlo jednat o velmi slibný obor, který by mohl natrvalo změnit podobu paleontologického výzkumu (ačkoliv k realizaci Jurského parku by bohužel nevedl). Boatmanová s kolegy využila vybavení typu elektronových mikroskopů a synchrotronu, aby potvrdila svůj původní závěr, že k zachování měkkých tkání přispěla relativně rychlá diageneze (soubor fyzikálních a chemických procesů, které vedou u kostí k postupné fosilizaci). Ve vzorcích pak objevili stopy po původních proteinech a podrobili je testu na protilátky. Jejich zjištění byla plně konzistentní například s očekávanými výsledky pro kolagen v tkáních obratlovců a výsledná studie vyšla v odborném periodiku Scientific Reports.[5] I když se zatím nejedná o konečný důkaz o nezpochybnitelné přítomnosti měkkých tkání a organických molekul ve fosiliích druhohorních dinosaurů, pečlivě vedený výzkum využívající nejmodernějších technologií má i v tomto směru nepochybně svoji váhu. Od vědecké revoluce v podobě „molekulární paleontologie“ ještě můžeme být hodně vzdálení, ale jisté je, že první nesmělé krůčky na této cestě už máme nyní za sebou. Co nám asi v této fascinující oblasti vědeckého výzkumu přinese zítřek?
Napsáno pro DinosaurusBlog a Osel.cz
Short Summary in English: Already thirty years ago, it was stated, that soft tissue architectures and native proteins can be preserved across geological time in the fossils of Mesozoic dinosaurs. However, this matter remains controversial since means of such preservation are shrouded in mystery and remain to be investigated and better defined. New research could shed more light on this interesting topic.
Odkazy:
https://phys.org/news/2019-06-dinosaur-bones-home-microscopic-life.html
https://phys.org/news/2019-11-mechanisms-soft-tissue-protein-tyrannosaurus.html
https://theconversation.com/dinosaur-bones-hidden-life-revealed-inside-them-120536
https://www.earthmagazine.org/article/dinosaur-soft-tissues-preserved-polymers
https://www.nature.com/articles/s41598-019-51680-1
[1] Kurahashi, M.; et al. (2010). „Euzebya tangerina gen. nov., sp. nov., a deeply branching marine actinobacterium isolated from the sea cucumber Holothuria edulis, and proposal of Euzebyaceae fam. nov., Euzebyales ord. nov. and Nitriliruptoridae subclassis nov“. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 60 (Pt 10): 2314–9. doi: 10.1099/ijs.0.016543-0
[2] Evan T Saitta; et al. (2019). Cretaceous dinosaur bone contains recent organic material and provides an environment conducive to microbial communities. eLife, 2019; 8. doi: 10.7554/eLife.46205
[3] Horner, J. R. and Lessem, D. (1993). The Complete T. rex — How Stunning New Discoveries Are Changing Our Understanding of the World’s Most Famous Dinosaur. Simon & Schuster, New York.
[4] Schweitzer, Mary H.; et al. (2014). „A role for iron and oxygen chemistry in preserving soft tissues, cells and molecules from deep time“. Proc. R. Soc. B. 281 (1775): 20132741. doi: 10.1098/rspb.2013.2741
[5] Elizabeth M. Boatman; et al. (2019). Mechanisms of soft tissue and protein preservation in Tyrannosaurus rex. Scientific Reports, 9: 15678 (2019). doi: 10.1038/s41598-019-51680-1