1.15亿年前恐龙腿骨中发现疑似矿化血细胞

一头约1.15亿年前的白垩纪兽脚类恐龙，可能在骨骼化石中留下了比骨架轮廓更多的东西。由科廷大学有机地球化学家 Kliti Grice 领导的一个国际团队报告称，他们在兽脚类恐龙 Aratasaurus museunacionali 的腿骨化石内发现了矿化血细胞的迹象，并检测到血红素相关分子。论文发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。

“在1.15亿年前的红细胞中检测到完整的血红素衍生分子令人震惊，这确实是一项里程碑式的发现。它不仅延长了血液的已知化石记录，也为了解早已灭绝动物的生理提供了一个直接的分子窗口，让我们能更好地理解它们和它们所生活的世界。”——Kliti Grice

示意图：兽脚类恐龙腿骨材料中保存的单个红细胞内，血红素及其降解产物的分布。图片来源：Victor O. Leshyk

来自巴西的保存窗口

研究团队检查的标本来自巴西东北部的罗穆阿尔多组。这只恐龙体长约3米，死亡时可能只有4岁左右，保存下来的部分包括右后肢的一段，而且被包裹在研究者认定的古代微生物席中。

按常规理解，化石化过程足以让骨骼和牙齿的原始物质溶解，再被周围岩石中的矿物替换，最后留下的通常只是骨骼架构。因此，要说原始生物分子还能残留下来，长期被视为相当可疑。但在这块腿骨内部，曾容纳血管的通道中分布着许多圆形小体，提示其保存程度可能非同寻常。

形状之外，还要看化学指纹

仅凭外形当然不能认定它们是血细胞。矿物沉积和微生物生长都能制造出以假乱真的“细胞”。因此，Grice团队把显微观察与多种分析手段结合起来，试图证明这些圆形结构确实是化石化的细胞，并且保留了曾流经恐龙血管的化合物的痕迹。

对骨提取物的分析识别出了血红素B及其一种发生变化的相关产物。后者的丰度约为前者的90倍，说明他们检测到的大部分血红素在化石化过程中已经经历了化学转变。

另外的光谱测量在细胞样结构内发现了卟啉的信号。卟啉是一种能够结合铁的结构。元素分布分析还显示，这些结构附近存在铁、氮和碳。

不过，卟啉并非血液专属。植物用卟啉制造捕获光能的叶绿素，细菌也会合成类似的环状化合物来维持自身功能。研究中的“恐龙卟啉”只在骨提取物中得到确认，其他测量则把它们的化学特征与显微细胞结构联系起来。这留下了一种可能：这些分子是否从周围微生物席渗入？

研究者的回应是，微生物席中以光合色素衍生物为主，而骨提取物中的卟啉绝大多数与血红素相关。两者对比之下，关键化合物更可能来自化石本身，而不是周围环境。

对选定红细胞样结构的重建。图片来源：Grice 等，PNAS

争论背景与保留态度

恐龙血液化学的证据可以追溯到20世纪90年代末。当时有研究报道从霸王龙骨骼中回收到含血红素的化合物。2015年，另一项研究描述了7500万年前恐龙标本中可能的红细胞和胶原样纤维，而且那些标本的保存状况并不算特别好。

怀疑是有理由的。2019年，研究人员检查尖角龙骨骼时发现了较新的有机物质和活跃的微生物群落，说明化石骨可能变成一种栖息地，其化学环境与周围沉积物并不相同。这并不意味着此次 Aratasaurus 的结果不可信，但说明仅与附近岩石作比较，并不能单独排除污染。新论文也明确承认，不能完全排除产生血红素的微生物。

还有其他细节提示需要谨慎。这些“血细胞”看起来比现生鸟类和鳄类的红细胞更圆、更宽。当然，它们可能在保存前被压扁或破裂，也可能恐龙红细胞本身存在我们尚未了解的细微差异。

研究者还检测到羟脯氨酸，这是一种与胶原蛋白相关的氨基酸。这支持了骨来源物质得以保存的解释，但识别出一个组成单元，与回收到完整胶原蛋白或其序列并不是一回事。论文也没有提到血红蛋白的蛋白质部分被保存下来。

在显微结构中还识别出一种锰氧化物矿物——黑锰矿。研究者推测，它的抗氧化性质可能为这些材料提供了一定保护。缺氧的埋藏环境和微生物活动也可能有帮助。不过，这仍是一条提出的保存路径，而不是经过实验验证的、对化石整个历史的完整解释。

还不是侏罗纪公园

无论如何，这是恐龙骨骼中血液来源残留物迄今较有说服力的案例之一。要把这些残留物变成一幅古代代谢图景，还需要更多工作。

这还不是《侏罗纪公园》。但古生物学可能刚刚变得更有趣了一点。