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抽象的

真实的颜色:使用分子分析来澄清恐龙的颜色声明

从地面上看大学大门标志。
玛丽·施韦策和约翰·林德格伦
图片来源:Mary Schweitzer和Johan Lindgren

恐龙的颜色是一个引人入胜的话题,近年来,与恐龙羽毛化石相关的黑素体(小的、充满色素的囊)的发现引发了对我们史前朋友的各种猜测,从它们羽毛的颜色到颜色对行为的影响。

这听起来很奇妙,但我们怎么知道在化石中发现的黑素体实际上是黑素体,而不是其他东西,比如在羽毛腐烂和保存过程中覆盖在羽毛上的微生物(其中一些也产生黑色素)留下的痕迹?如果它们是黑素体,我们怎么能确定它们所含的黑色素是唯一的颜色表达机制呢?

目前的方法很大程度上依赖于电子显微镜,很难确定。科学家可以识别黑素体的形状和大小,有时甚至可以识别由内部色素颗粒产生的外部纹理,但图像并不能给出完整的解释。幸运的是,分子分析的进步给古生物学家提供了工具,可以帮助他们确定这些形状到底意味着什么。

北卡罗来纳州立大学的古生物学家玛丽·施韦策在化石中发现了软组织后成为了分子古生物学专家霸王龙股骨。从那以后,她一直在探索使用分子分析技术的方法,以发现组织、细胞和蛋白质是否能在石化过程中持续存在。在一篇发表于BioEssays来自瑞典隆德大学的博士候选人艾莉森·莫耶(Alison Moyer)和合著者约翰·林德格伦(Johan Lindgren)概述了想要确定恐龙颜色的研究人员面临的挑战。他们提出了分子分析可以用于恐龙羽毛颜色保存的方法,并敦促其他研究人员在确定颜色之前多做一些努力。

“黑素体存在的主要证据是其形状——细长或圆形,”施韦策说。“但微生物也可以是细长的或圆形的。而且大多数“彩色恐龙”论文并没有研究微体本身。相反,它们是圆的或拉长的印象,或者说是身体在某种不明的无定形物质中留下的空洞。其他研究人员声称,这些身体一定是色素传递体,因为黑色素是一种坚韧的、有抵抗力的分子。但研究表明,当黑素体衰变时,空洞仍然存在。那么,这难道不意味着含有“空洞”的物质比黑色素更有抵抗力吗?我感兴趣的是如何验证这个理论。

“一种方法是寻找角蛋白。羽毛角蛋白。黑素体埋在羽毛组织的深处,而不是表面,它们被角蛋白覆盖,角蛋白是一种非常坚硬的蛋白质,已经被证明可以长期存在。如果他们黑素体,那无定形物质应该是角蛋白。为什么不用分子分析来证实角蛋白和黑色素的存在呢?”

莫耶早期的实验表明,随着羽毛腐烂,微生物会在羽毛顶部生长,它们的分布模式与发表的“黑素体”图像相同。史怀哲和莫耶认为,同样的分析可以用来证明黑素体属于原始动物,而不是死后寄生在动物身上的微生物。飞行时间二次离子质谱法(ToF-SIMS)是由林格伦合著的,它不仅可以识别黑色素,还可以将其映射到化石上的特定区域。当ToF-SIMS与其他技术一起使用时,它可以巩固黑素体或微生物的论点。

但是,即使所有这些技术都明确地表明这些结构是黑素体,它们在多大程度上照亮了整个有机体的颜色仍然是值得怀疑的。从这些研究中我们无法得知的是,恐龙是否像现代鸟类一样,使用了除黑色素以外的其他色素。在鸟类中,这些其他色素使羽毛变成绿色、蓝色和黄色,但它们没有黑色素那么坚硬,因此可能无法存活。

史怀哲说:“我们有了所有这些新技术,古生物学家现在处于一个独特的位置,可以得到以前无法得到的问题的答案。”“这是一个美丽的新世界,这就是为什么我们需要谨慎和勤奋,通过分类、衡量和确定什么可以保存,什么不能保存,来奠定基础。”没有人说黑素体不能在化石记录中存活,只是我们需要使用我们必须使用的工具,以确保我们真的在研究黑素体,而不是微生物。”

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