Мэри Швейцер, аккуратно одетая в синие брюки-капри и топ без рукавов, с длинными волосами, струящимися по ее обнаженным плечам, сидит у микроскопа в тусклой лаборатории, ее лицо освещается только светящимся экраном компьютера, на котором видна сеть тонких ветвящихся сосудов. Это верно, кровеносные сосуды. Из динозавра. «Хо-хо-хо, я взволнован, - смеется она. «Я действительно взволнован».
Связанный контент
- Ученый позади "мира юрского периода" Джек Хорнер ломает захватывающий трейлер фильма
- Опасный и смертельный укус тиранозавра Рекса
- Живые потомки динозавров
После 68 миллионов лет в земле был найден тиранозавр-рекс, найденный в Монтане, его нога сломана на куски, и фрагменты были растворены в кислоте в лаборатории Швейцера в Университете штата Северная Каролина в Роли. «Прохладные бобы», - говорит она, глядя на изображение на экране.
В прошлом году действительно было большой новостью, когда Швейцер объявила, что обнаружила внутри этой кости T. rex кровеносные сосуды и структуры, которые выглядели как целые клетки - первое наблюдение такого рода. Находка поразила коллег, которые никогда не предполагали, что даже след от еще мягкой ткани динозавра может выжить. В конце концов, как скажет любой учебник, когда животное умирает, мягкие ткани, такие как кровеносные сосуды, мышцы и кожа, со временем разлагаются и исчезают, а твердые ткани, такие как кости, могут постепенно поглощать минералы из окружающей среды и превращаться в окаменелости. Швейцер, один из первых ученых, использовавших инструменты современной клеточной биологии для изучения динозавров, опроверг общепринятое мнение, показав, что некоторые окаменелости с твердыми камнями, возраст которых достигает десятков миллионов лет, могут скрывать остатки мягких тканей, спрятанные в их интерьерах. «Причина, по которой это не было обнаружено раньше, заключается в том, что ни один здравомыслящий палеонтолог не сделал бы то, что Мэри сделала со своими образцами. Мы не прилагаем все усилия, чтобы выкопать этот материал из земли, а затем уничтожить его в кислоте », - говорит палеонтолог динозавров Томас Хольц-младший из Университета Мэриленда. «Это великая наука». Наблюдения могут пролить новый свет на то, как развивались динозавры и как работали их мышцы и кровеносные сосуды. И новые результаты могут помочь урегулировать длительные дебаты о том, были ли динозавры теплокровными, холодными или обоими.
Между тем, исследования Швейцера были похищены креационистами «молодой земли», которые настаивают на том, что мягкие ткани динозавров не могли выжить миллионы лет. Они утверждают, что ее открытия подтверждают их веру, основанную на их интерпретации Бытия, что Земле всего несколько тысяч лет. Конечно, для палеонтолога нет ничего необычного в том, что он отличается от креационистов. Но когда креационисты искажают данные Швейцера, она воспринимает их как личность: она описывает себя как «совершенного и тотального христианина». На полке в ее офисе стоит мемориальная доска со стихом Ветхого Завета: «Потому что я знаю планы, которые у меня есть для вас, - заявляет Господь, - планирует процветать, а не навредить, планирует дать надежду и будущее ».
Возможно, что неортодоксальный подход Швейцер к палеонтологии связан с ее окольным карьерным путем. Выросшая в Хелене, штат Монтана, она прошла через этап, когда, как и многие дети, она была очарована динозаврами. На самом деле, в 5 лет она объявила, что собирается стать палеонтологом. Но сначала она получила высшее образование по коммуникативным расстройствам, вышла замуж, родила троих детей и кратко преподавала лечебную биологию старшеклассникам. В 1989 году, спустя двенадцать лет после окончания колледжа, она посещала занятия в Университете штата Монтана, проводимые палеонтологом Джеком Хорнером из Музея Скалистых гор, в настоящее время являющегося филиалом Смитсоновского института. Лекции возродили ее страсть к динозаврам. Вскоре после этого она рассказала, как заняла должность добровольца в лаборатории Хорнера, и стала получать докторскую степень по палеонтологии.
Сначала она думала, что изучит, как микроскопическая структура костей динозавра отличается в зависимости от того, сколько весит животное. Но затем произошел инцидент с красными пятнами.
В 1991 году Швейцер пытался изучить тонкие кусочки костей 65-летнего T. rex. Ей было трудно заставить кусочки прилипнуть к стеклянной пластинке, поэтому она обратилась за помощью к молекулярному биологу в университете. Биолог, Гейл Каллис, случайно принесла слайды на ветеринарную конференцию, где она подготовила древние образцы для других. Один из ветеринаров подошел к Каллис и спросил: «Вы знаете, что в этой кости есть красные кровяные клетки?» Конечно, под микроскопом оказалось, что кость была заполнена красными дисками. Позже Швейцер вспоминает: «Я смотрел на это, я смотрел на это и думал, что этого не может быть. Красные кровяные клетки не сохраняются.
Швейцер показал слайд Хорнеру. «Когда она впервые обнаружила структуры, похожие на эритроциты, я сказала:« Да, вот как они выглядят », - вспоминает ее наставник. Он подумал, что, возможно, это были эритроциты, но он дал ей несколько советов: «Теперь посмотрим, сможешь ли ты найти доказательства того, что это не то, что они есть».
Вместо этого она нашла доказательство наличия гемов в костях - дополнительную поддержку идеи, что они были эритроцитами. Гем является частью гемоглобина, белка, который переносит кислород в крови и придает эритроцитам свой цвет. «Мне было очень любопытно, что такое исключительная сохранность», - говорит она. Если частицы этого одного динозавра были в состоянии держаться в течение 65 миллионов лет, возможно, учебники ошибались в вопросе окаменения.
Швейцер склонен к самоуничижению, утверждая, что он безнадежен в компьютерах, в лабораторных работах и общении с незнакомцами. Но коллеги восхищаются ею, говоря, что она целеустремленная и трудолюбивая и освоила ряд сложных лабораторных методов, которые выходят за рамки навыков большинства палеонтологов. И задание необычных вопросов заняло много нервов. «Если вы укажете ей направление и скажете: не идите этим путем, она из тех людей, которые скажут:« Почему? », И она сама пойдет и проверит это», - говорит Грегори Эриксон, палеобиолог из Университета штата Флорида., Швейцер рискует, говорит Карен Чин, палеонтолог из Университета Колорадо. «Это может быть большая отдача или просто исследовательский проект».
В 2000 году Боб Хармон, руководитель полевого экипажа из Музея Скалистых гор, обедал в отдаленном каньоне Монтана, когда он поднял глаза и увидел кость, торчащую из каменной стены. Эта кость оказалась частью того, что может быть лучше всего сохранившимся T. rex в мире. В течение следующих трех лет рабочие откололись от динозавра, постепенно удаляя его со скалы. Они назвали его Б. Рексом в честь Хармона и прозвали его Бобом. В 2001 году они заключили часть динозавра и окружающую грязь в гипс, чтобы защитить его. Пакет весил более 2000 фунтов, что оказалось чуть выше вместимости их вертолета, поэтому они разделили его пополам. Одна из костей ноги Б. Рекса была разбита на две большие части и несколько фрагментов - именно то, что было необходимо Швейцер для ее микромасштабных исследований.
Оказалось, что Боб был ошибочно назван. «Это девушка, и она беременна», - вспоминает Швейцер, рассказывая своему лаборанту, когда она смотрела на фрагменты. На полой внутренней поверхности бедра Швейцер обнаружил обрывки костей, которые дали удивительное количество информации о динозавре, который их сделал. Кости могут казаться такими же устойчивыми, как камень, но на самом деле они постоянно в движении. Беременные женщины используют кальций из своих костей, чтобы построить скелет развивающегося плода. Прежде чем самки начинают откладывать яйца, они образуют богатую кальцием структуру, называемую медуллярную кость на внутренней стороне их ног и других костей; они рисуют на нем в течение сезона размножения, чтобы сделать яичные скорлупы. Швейцер изучала птиц, поэтому она знала о медуллярной кости, и она решила, что она видела этот экземпляр Т. Рекса.
Большинство палеонтологов согласны с тем, что птицы являются ближайшими живыми родственниками динозавров. На самом деле, они говорят, что птицы - это динозавры - красочные, невероятно разнообразные, милые маленькие пернатые динозавры. Теропод в юрских лесах живет на щеголе, посещая кормушку на заднем дворе, туканов тропиков и страусов, простирающихся по африканской саванне.
Чтобы понять ее кость динозавра, Швейцер обратился к двум самым примитивным живым птицам: страусам и эму. Летом 2004 года она попросила нескольких заводчиков страусов по поводу женских костей. Через несколько месяцев позвонил фермер. «Вам все еще нужен этот страус-леди?» Мертвая птица несколько дней находилась в ведре экскаватора фермера в жару в Северной Каролине. Швейцер и двое его коллег собрали ногу с душистой туши и отвезли ее обратно в Роли.
Насколько можно судить, Швейцер был прав: у динозавра Боба действительно был запас медуллярной кости, когда она умерла. В статье, опубликованной в журнале Science в июне прошлого года, представлены микроскопические снимки медуллярной кости страуса и эму рядом с костью динозавра, демонстрирующие почти идентичные черты.
В ходе дальнейшего тестирования костного фрагмента B. rex Швейцер попросила своего лаборанта Дженнифер Виттмейер поместить его в слабую кислоту, которая медленно растворяет кость, в том числе окаменелую кость, но не мягкие ткани. Однажды вечером в пятницу в январе 2004 года Витмейер, как обычно, находился в лаборатории. Она вынула окаменелую крошку, которая была в кислоте в течение трех дней, и положила ее под микроскоп, чтобы сделать снимок. «[Микросхема] была сильно изогнута, я не мог сфокусироваться на ней», - вспоминает Витмейер. Она использовала щипцы, чтобы сгладить его. «Мои щипцы как бы вонзились в него, сделали небольшое углубление, и оно снова свернулось. Я был как бы, прекрати это! »Наконец, через свое раздражение, она поняла, что у нее было: фрагмент мягкой ткани динозавра, оставленный позади, когда минеральная кость вокруг него растворилась. Внезапно Швейцер и Витмейер имели дело с чем-то, чего никто никогда не видел. Витмейер сказал, что в течение пары недель это было похоже на Рождество каждый день.
В лаборатории Виттмейер теперь достает блюдо с шестью отделениями, в каждом из которых содержится небольшая коричневая капля ткани в прозрачной жидкости, и помещает ее под линзу микроскопа. Внутри каждого экземпляра находится тонкая сеть почти четких ветвящихся сосудов - ткани самки тиранозавра, которая 68 миллионов лет назад прошла через леса, готовясь отложить яйца. В конце концов, кровеносные сосуды этого T. rex и ее двоюродных братьев страусов выглядят удивительно похожими. Внутри сосудов динозавров есть вещи, которые Швайцер дипломатично называет «круглыми микроструктурами» в журнальной статье, из-за обилия научной осторожности, но они красные и круглые, и она и другие ученые подозревают, что они являются эритроцитами.
Конечно, все хотят знать, может ли ДНК таиться в этой ткани. Виттмейер, имеющий большой опыт работы с прессой со времени открытия, называет это «ужасным вопросом» - работа Швейцера прокладывает путь к реальной версии парка юрского периода научной фантастики, где динозавры были регенерированы из ДНК, хранящейся в янтаре. Но ДНК, которая несет генетический сценарий для животного, является очень хрупкой молекулой. Его также нелепо изучать, потому что он так легко загрязняется современными биологическими материалами, такими как микробы или клетки кожи, когда он похоронен или выкопан. Вместо этого Швейцер тестирует образцы тканей динозавров на наличие белков, которые немного более прочные и их легче отличить от загрязняющих веществ. В частности, она искала коллаген, эластин и гемоглобин. Коллаген составляет большую часть костных лесов, эластин оборачивается вокруг кровеносных сосудов, а гемоглобин переносит кислород внутри эритроцитов.
Поскольку химический состав белков меняется в процессе эволюции, ученые могут изучать белковые последовательности, чтобы узнать больше о том, как эволюционировали динозавры. А поскольку белки выполняют всю работу в организме, их изучение может когда-нибудь помочь ученым понять физиологию динозавров - например, как работали их мышцы и кровеносные сосуды.
Белки слишком малы, чтобы их можно было выбрать с помощью микроскопа. Чтобы найти их, Швейцер использует антитела, молекулы иммунной системы, которые распознают и связывают определенные участки белков. Швейцер и Витмейер использовали антитела к куриному коллагену, коровьему эластину и страусиному гемоглобину для поиска похожих молекул в ткани динозавра. На конференции по палеонтологии в октябре 2005 года Швейцер представила предварительные доказательства того, что она обнаружила в своих образцах настоящие белки динозавров.
Дальнейшие открытия в прошлом году показали, что открытие мягких тканей у B. rex было не просто случайностью. Швейцер и Виттмейер теперь обнаружили вероятные кровеносные сосуды, клетки для формирования костей и соединительную ткань в другом T. rex, в тероподе из Аргентины и в окаменелости шерстистого мамонта возрастом 300 000 лет. Работа Швейцера «показывает нам, что мы действительно не понимаем распада», говорит Хольц. «Есть много действительно простых вещей в природе, о которых люди только делают предположения».
Креационисты-юноши также считают работу Швейцера революционной, но совершенно по-другому. Они впервые ухватились за работу Швейцер после того, как в 1997 году она написала статью для научно-популярного журнала «Земля» о возможных эритроцитах в образцах динозавров. Журнал Creation утверждал, что исследование Швейцера было «убедительным доказательством против всей идеи о динозаврах, живущих миллионы лет назад. Это говорит о многом для библейского рассказа о недавнем творении ».
Это сводит Швейцера с ума. Геологи установили, что формации Ад-Крик, где был обнаружен Б. Рекс, 68 миллионов лет, как и кости, похороненные в нем. Она в ужасе от того, что некоторые христиане обвиняют ее в сокрытии истинного значения ее данных. «Они очень плохо к тебе относятся», - говорит она. «Они искажают ваши слова и манипулируют вашими данными». Для нее наука и религия представляют собой два разных взгляда на мир; обращение к Богу за объяснением природных явлений нарушает правила науки. В конце концов, она говорит, что Бог просит не веру, а веру. «Если у вас есть все эти доказательства и доказательства того, что Бог существует, вам не нужна вера. Я думаю, он вроде как спроектировал это так, чтобы мы никогда не смогли доказать его существование. И я думаю, что это действительно круто ».
По определению, ученые многое не знают, потому что весь смысл науки в том, чтобы исследовать неизвестное. Понятно, что ученые не все объяснили, Швейцер оставляет место для других объяснений. «Я думаю, что мы всегда должны оставлять определенные двери открытыми», - говорит она.
Но интерес Швейцер к долгосрочному сохранению молекул и клеток действительно имеет потустороннее измерение: она сотрудничает с учеными НАСА в поисках доказательств возможной прошлой жизни на Марсе, луне Сатурна, Титане и других небесных телах. (Ученые объявили этой весной, например, что у крошечного спутника Сатурна Энцелад, похоже, есть жидкая вода, вероятная предпосылка для жизни.)
Астробиология - одна из самых дурацких ветвей биологии, имеющая дело с жизнью, которая может существовать или не существовать, а может принимать или не принимать какую-либо узнаваемую форму. «Почти для всех, кто работает над материалом НАСА, они просто на небесах, занимаются вопросами астробиологии», - говорит Швейцер. Ее исследование НАСА включает использование антител для обнаружения признаков жизни в неожиданных местах. «Для меня это средство для достижения цели. Я действительно хочу знать о моих динозаврах.
С этой целью Швейцер вместе с Витмейером проводит часы перед микроскопами в темных комнатах. Для Монтанана четвертого поколения даже относительно спокойный район Роли - большой город. Она с тоской вспоминает о разведке полевых участков верхом на лошади в Монтане. «Палеонтология под микроскопом - это не так весело», - говорит она. "Я бы предпочел быть вне дома."
«Мои глазные яблоки просто абсолютно прожарены», - говорит Швейцер после нескольких часов, глядя через окуляры микроскопа на светящиеся сосуды и капли. Вы можете назвать это ценой, которую она платит за то, что она не типична.