Mary Schweitzer, starannie ubrana w niebieskie spodnie Capri i top bez rękawów, długie włosy spływające na nagie ramiona, siedzi pod mikroskopem w ciemnym laboratorium, a jej twarz rozjaśnia jedynie świecący ekran komputera ukazujący sieć cienkich, rozgałęzionych naczyń. Zgadza się, naczynia krwionośne. Od dinozaura. „Ho-ho-ho, jestem podekscytowana”, śmieje się. „Jestem bardzo podekscytowany”.
powiązana zawartość
- The Scientist Behind „Jurassic World”, Jack Horner, Breaks Down the Thrilling Trailer filmu
- Niebezpieczne i śmiertelne ugryzienie Tyrannosaurus Rex
- Żywi potomkowie dinozaurów
Po 68 milionach lat w ziemi wykopano rex Tyrannosaurus w Montanie, jego kość nogi została rozbita na kawałki, a fragmenty rozpuszczono w kwasie w laboratorium Schweitzera na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej w Raleigh. „Fajna fasola” - mówi, patrząc na obraz na ekranie.
To była naprawdę ważna wiadomość w zeszłym roku, kiedy Schweitzer ogłosiła, że odkryła naczynia krwionośne i struktury, które wyglądały jak całe komórki wewnątrz tej kości T. rex - pierwsza tego rodzaju obserwacja. Odkrycie zaskoczyło kolegów, którzy nigdy nie wyobrażali sobie, że przetrwa nawet ślad wciąż miękkiej tkanki dinozaura. W końcu, jak powie każdy podręcznik, kiedy zwierzę umiera, tkanki miękkie, takie jak naczynia krwionośne, mięśnie i skóra gniją i zanikają z czasem, podczas gdy tkanki twarde, takie jak kość, mogą stopniowo pozyskiwać minerały ze środowiska i stać się skamielinami. Schweitzer, jeden z pierwszych naukowców wykorzystujących narzędzia współczesnej biologii komórkowej do badania dinozaurów, podniósł konwencjonalną mądrość, pokazując, że niektóre twarde skale skamieliny dziesiątki milionów lat mogą mieć resztki tkanek miękkich ukryte w ich wnętrzach. „Powodem, dla którego nie odkryto go wcześniej, jest brak rozsądnego paleontologa, który zrobiłby to, co Mary zrobiła ze swoimi okazami. Nie dokładamy wszelkich starań, aby wykopać te rzeczy z ziemi, a następnie zniszczyć w kwasie ”- mówi paleontolog dinozaurów Thomas Holtz Jr. z University of Maryland. „To wielka nauka”. Obserwacje mogą rzucić nowe światło na ewolucję dinozaurów oraz działanie ich mięśni i naczyń krwionośnych. Nowe odkrycia mogą pomóc rozstrzygnąć długofalową debatę na temat tego, czy dinozaury były ciepłokrwiste, zimnokrwiste - czy jedno i drugie.
Tymczasem badania Schweitzera zostały porwane przez kreacjonistów „młodej ziemi”, którzy twierdzą, że tkanka miękka dinozaurów nie mogłaby przetrwać miliony lat. Twierdzą, że jej odkrycia potwierdzają ich przekonanie, oparte na ich interpretacji Księgi Rodzaju, że Ziemia ma zaledwie kilka tysięcy lat. Oczywiście nie jest niczym niezwykłym, że paleontolog różni się od kreacjonistów. Ale kiedy kreacjoniści błędnie interpretują dane Schweitzera, bierze je osobiście: opisuje siebie jako „kompletną i całkowitą chrześcijankę”. Na półce w jej biurze znajduje się tablica ze starotestamentowym wierszem: „Bo znam plany, które mam dla ciebie, ”Oświadcza Pan, „ planuje wam się powodzić i nie skrzywdzić was, planuje dać wam nadzieję i przyszłość ”.
Możliwe, że niekonwencjonalne podejście Schweitzer do paleontologii można prześledzić na jej ścieżce kariery na rondzie. Dorastając w Helenie w Montanie, przeszła fazę, w której, jak wiele dzieci, fascynowały ją dinozaury. W wieku 5 lat ogłosiła, że będzie paleontologiem. Ale najpierw uzyskała stopień naukowy w zakresie zaburzeń komunikacyjnych, wyszła za mąż, miała troje dzieci i krótko uczyła biologii leczniczej licealistów. W 1989 r., Kilkanaście lat po ukończeniu studiów, zasiadła w klasie na Montana State University prowadzonej przez paleontologa Jacka Hornera z Museum of the Rockies, obecnie filii Smithsonian Institution. Wykłady ożywiły jej pasję do dinozaurów. Wkrótce potem przemówiła na stanowisko wolontariusza w laboratorium Hornera i rozpoczęła doktorat z paleontologii.
Początkowo myślała, że zbada, w jaki sposób mikroskopijna struktura kości dinozaurów różni się w zależności od wagi zwierzęcia. Ale potem przyszedł incydent z czerwonymi plamami.
W 1991 roku Schweitzer próbował badać cienkie plasterki kości od 65-letniej T. rex. Trudno jej było przykleić plastry do szklanego szkiełka, więc szukała pomocy u biologa molekularnego na uniwersytecie. Biolożka Gayle Callis zabrała slajdy na konferencję weterynaryjną, gdzie przygotowała starożytne próbki, na które inni mogli się przyjrzeć. Jeden z weterynarzy podszedł do Callis i powiedział: „Czy wiesz, że masz czerwone krwinki w tej kości?” Rzeczywiście, pod mikroskopem okazało się, że kość jest wypełniona czerwonymi dyskami. Później Schweitzer wspomina: „Patrzyłem na to i patrzyłem na to i myślałem, że to nie może być. Czerwone krwinki nie zachowują. ”
Schweitzer pokazał slajd Hornerowi. „Kiedy po raz pierwszy znalazła struktury przypominające krwinki czerwone, powiedziałam:„ Tak, właśnie tak wyglądają ”- wspomina jej mentor. Pomyślał, że to możliwe, że są to czerwone krwinki, ale dał jej kilka rad: „Teraz sprawdź, czy możesz znaleźć jakieś dowody na to, że nie są takie”.
Zamiast tego znalazła dowód hemu w kościach - dodatkowe poparcie dla idei, że są to czerwone krwinki. Heme jest częścią hemoglobiny, białka, które przenosi tlen we krwi i nadaje krwinkom czerwonym ich kolor. „Bardzo mnie ciekawi wyjątkowej ochrony” - mówi. Gdyby cząstki tego jednego dinozaura mogły krążyć wokół 65 milionów lat, być może podręczniki mylą się co do skamieniałości.
Schweitzer jest zwykle deprecjonujący, twierdząc, że jest beznadziejny przy komputerach, pracy w laboratorium i rozmawianiu z nieznajomymi. Ale koledzy ją podziwiają, mówiąc, że jest zdeterminowana, pracowita i opanowała wiele skomplikowanych technik laboratoryjnych, które przekraczają umiejętności większości paleontologów. A zadawanie nietypowych pytań wymagało wiele nerwów. „Jeśli wskażesz jej kierunek i powiesz, nie idź tą drogą, to ona będzie osobą, która powie: dlaczego? - i sama to przetestuje” - mówi Gregory Erickson, paleobiolog z Florida State University . Schweitzer podejmuje ryzyko, mówi Karen Chin, paleontolog z University of Colorado. „Może to być wielka wypłata lub po prostu brawurowy projekt badawczy”.
W 2000 r. Bob Harmon, szef ekipy polowej z Muzeum Gór Skalistych, jadł lunch w odległym kanionie Montana, gdy podniósł wzrok i zobaczył kość wystającą ze skalnej ściany. Ta kość okazała się częścią najlepiej zachowanego T. rex na świecie. Przez następne trzy lata pracownicy odłupali dinozaura, stopniowo usuwając go z klifu. Nazwali go B. rex na cześć Harmona i nazwali go Bob. W 2001 roku otoczyli fragment gipsu i otaczającego go brudu gipsem, aby go chronić. Pakiet ważył ponad 2000 funtów, co okazało się nieco powyżej pojemności helikoptera, więc podzielono go na pół. Jedna z kości nogi B. rex została rozbita na dwa duże kawałki i kilka fragmentów - dokładnie to, czego Schweitzer potrzebowała do swoich badań w mikroskali.
Okazało się, że Bob został źle nazwany. „To dziewczyna i jest w ciąży”, wspomina Schweitzer, mówiąc technikowi, kiedy patrzyła na fragmenty. Na pustej wewnętrznej powierzchni kości udowej Schweitzer znalazł skrawki kości, które dały zaskakującą ilość informacji na temat dinozaura, który je stworzył. Kości mogą wydawać się stabilne jak kamień, ale w rzeczywistości stale się zmieniają. Kobiety w ciąży wykorzystują wapń z kości do budowy szkieletu rozwijającego się płodu. Zanim samice zaczną składać jaja, tworzą one bogatą w wapń strukturę zwaną rdzeniem szpikowym po wewnętrznej stronie nogi i innych kości; czerpią z niego podczas sezonu lęgowego, aby robić skorupki jaja. Schweitzer badała ptaki, więc wiedziała o szpiku kostnym i tak właśnie myślała, że widziała w tym egzemplarzu T. rex.
Większość paleontologów zgadza się obecnie, że ptaki są najbliższymi żyjącymi krewnymi dinozaurów. W rzeczywistości mówią, że ptaki to dinozaury - kolorowe, niezwykle różnorodne, urocze małe pierzaste dinozaury. Teropod lasów jurajskich żyje w szczygieł odwiedzającym podwórko, tukany tropików i strusie lecące po afrykańskiej sawannie.
Aby zrozumieć jej kość dinozaura, Schweitzer zwróciła się do dwóch najbardziej prymitywnych żywych ptaków: strusi i emu. Latem 2004 roku poprosiła kilku hodowców strusi o kości żeńskie. Rolnik zadzwonił kilka miesięcy później. „Czy nadal potrzebujecie tej strusiej pani?” Martwy ptak był w wiadrze koparki od kilku dni w upale Karoliny Północnej. Schweitzer i dwaj koledzy wzięli nogę z pachnącego tuszy i odwieźli z powrotem do Raleigh.
O ile ktokolwiek może powiedzieć, Schweitzer miał rację: dinozaur Bob naprawdę miał zapas kości rdzeniastej, kiedy umarła. Artykuł opublikowany w Science w czerwcu zeszłego roku przedstawia zdjęcia mikroskopowe kości rdzeniastej ze strusia i emu obok kości dinozaura, pokazując prawie identyczne cechy.
W trakcie dalszych badań fragmentu kości B. rex Schweitzer poprosiła swojego technika laboratoryjnego, Jennifer Wittmeyer, o umieszczenie go w słabym kwasie, który powoli rozpuszcza kość, w tym skamieniałą kość - ale nie tkanki miękkie. Pewnej piątkowej nocy w styczniu 2004 r. Wittmeyer był jak zwykle w laboratorium. Wyjęła skamielinę, która była w kwasie przez trzy dni, i włożyła ją pod mikroskop, aby zrobić zdjęcie. „[Układ] był tak zakrzywiony, że nie mogłem go skupić”, wspomina Wittmeyer. Użyła kleszczy, aby ją spłaszczyć. „Moje kleszcze zatopiły się w nim, zrobiłem małe wcięcie i zwinął się z powrotem. Byłem jakby, przestań! ”W końcu, przez irytację, zdała sobie sprawę z tego, co miała: fragment miękkiej tkanki dinozaura pozostawionej po rozpuszczeniu się wokół niej kości mineralnej. Nagle Schweitzer i Wittmeyer mieli do czynienia z czymś, czego nikt inny nie widział. Przez kilka tygodni Wittmeyer powiedział, że każdego dnia jest jak Boże Narodzenie.
W laboratorium Wittmeyer wyjmuje teraz naczynie z sześcioma przegrodami, z których każda zawiera małą brązową odrobinę chusteczki w przezroczystej cieczy i wkłada ją pod soczewkę mikroskopu. Wewnątrz każdego okazu znajduje się drobna sieć prawie przezroczystych rozgałęzionych naczyń - tkanka samicy tyranozaura, która przemierzała lasy 68 milionów lat temu, przygotowując się do złożenia jaj. Z bliska naczynia krwionośne T. rex i jej strusi kuzyni wyglądają niezwykle podobnie. W naczyniach dinozaurów znajdują się rzeczy, które Schweitzer dyplomatycznie nazywa „okrągłymi mikrostrukturami” w artykule z powodu naukowej ostrożności, ale są czerwone i okrągłe, a ona i inni naukowcy podejrzewają, że są czerwonymi krwinkami.
Oczywiście wszyscy chcą wiedzieć, czy DNA może czaić się w tej tkance. Wittmeyer, po wielu doświadczeniach z prasą od czasu odkrycia, nazywa to „okropnym pytaniem” - czy praca Schweitzera toruje drogę do prawdziwej wersji Parku Jurajskiego science fiction, w którym dinozaury zostały zregenerowane z DNA zachowanego w bursztynie. Ale DNA, który przenosi skrypt genetyczny zwierzęcia, jest bardzo delikatną cząsteczką. Jest również absurdalnie trudny do zbadania, ponieważ jest tak łatwo zanieczyszczony nowoczesnym materiałem biologicznym, takim jak drobnoustroje lub komórki skóry, podczas zakopania lub po wykopaniu. Zamiast tego Schweitzer testuje próbki tkanek dinozaurów pod kątem białek, które są nieco trudniejsze i łatwiej odróżnić je od zanieczyszczeń. W szczególności szukała kolagenu, elastyny i hemoglobiny. Kolagen stanowi większość rusztowania kostnego, elastyna jest owijana wokół naczyń krwionośnych, a hemoglobina przenosi tlen do czerwonych krwinek.
Ponieważ skład chemiczny białek zmienia się w trakcie ewolucji, naukowcy mogą badać sekwencje białek, aby dowiedzieć się więcej o ewolucji dinozaurów. A ponieważ białka wykonują całą pracę w ciele, ich badanie może kiedyś pomóc naukowcom zrozumieć fizjologię dinozaurów - na przykład, jak działają ich mięśnie i naczynia krwionośne.
Białka są o wiele za małe, aby je dostrzec pod mikroskopem. Aby ich szukać, Schweitzer wykorzystuje przeciwciała, cząsteczki układu odpornościowego, które rozpoznają i wiążą się z określonymi sekcjami białek. Schweitzer i Wittmeyer używają przeciwciał przeciwko kolagenowi drobiowemu, elastynie krowiej i hemoglobinie strusiej do poszukiwania podobnych cząsteczek w tkance dinozaura. Na konferencji paleontologicznej w październiku 2005 r. Schweitzer przedstawiła wstępne dowody, że wykryła w swoich próbkach prawdziwe białka dinozaurów.
Dalsze odkrycia w ubiegłym roku pokazały, że odkrycie tkanek miękkich u B. rex nie było tylko przypadkiem. Schweitzer i Wittmeyer odkryli prawdopodobne naczynia krwionośne, komórki budujące kości i tkankę łączną w innym T. rex, na teropodzie z Argentyny i 300 000-letniej wełnistej skamielinie mamuta. Praca Schweitzera „pokazuje nam, że tak naprawdę nie rozumiemy rozkładu”, mówi Holtz. „W przyrodzie jest wiele naprawdę podstawowych rzeczy, o których ludzie po prostu zakładają.”
Kreacjoniści z młodej ziemi również postrzegają dzieło Schweitzera jako rewolucyjne, ale w zupełnie inny sposób. Po raz pierwszy wykorzystali pracę Schweitzer po tym, jak napisała artykuł dla popularnego magazynu naukowego Earth w 1997 r. Na temat możliwych czerwonych krwinek w jej okazach dinozaurów. Magazyn Creation twierdził, że badania Schweitzera były „potężnym świadectwem przeciwko całej idei dinozaurów żyjących miliony lat temu. Mówi wiele o biblijnym opisie niedawnego stworzenia ”.
To doprowadza Schweitzera do szaleństwa. Geolodzy ustalili, że formacja Hell Creek, w której znaleziono B. rex, ma 68 milionów lat, podobnie jak kości w niej pochowane. Jest przerażona, że niektórzy chrześcijanie oskarżają ją o ukrywanie prawdziwego znaczenia jej danych. „Traktują cię bardzo źle” - mówi. „Przekręcają twoje słowa i manipulują twoimi danymi”. Dla niej nauka i religia reprezentują dwa różne sposoby patrzenia na świat; przywoływanie ręki Boga w celu wyjaśnienia zjawisk naturalnych łamie reguły nauki. W końcu ona mówi, że to, o co Bóg prosi, to wiara, a nie dowód. „Jeśli masz wszystkie te dowody i dowody, że Bóg istnieje, nie potrzebujesz wiary. Myślę, że on tak to zaprojektował, abyśmy nigdy nie byli w stanie udowodnić jego istnienia. I myślę, że to naprawdę fajne. ”
Z definicji jest wiele rzeczy, o których naukowcy nie wiedzą, ponieważ celem naukowym jest badanie nieznanego. Wyjaśniając, że naukowcy nie wszystko wyjaśnili, Schweitzer pozostawia miejsce na inne wyjaśnienia. „Myślę, że zawsze rozsądnie jest pozostawić otwarte drzwi” - mówi.
Zainteresowanie Schweitzera długoterminową ochroną molekuł i komórek ma jednak wymiar pozaziemski: współpracuje z naukowcami NASA w poszukiwaniu dowodów na możliwe przeszłe życie na Marsie, Księżycowym Tytanie Saturnie i innych ciałach niebieskich. (Naukowcy ogłosili tej wiosny, na przykład, że maleńki księżyc Saturna Enceladus wydaje się mieć ciekłą wodę, prawdopodobny warunek życia).
Astrobiologia jest jedną z bardziej zawiłych gałęzi biologii, zajmującą się życiem, które może istnieć lub nie istnieć i może przybrać dowolną rozpoznawalną formę. „Dla prawie wszystkich, którzy pracują nad NASA, są po prostu w rajskim niebie, pracując nad pytaniami astrobiologicznymi”, mówi Schweitzer. Jej badania NASA polegają na użyciu przeciwciał do badania oznak życia w nieoczekiwanych miejscach. „Dla mnie to środek do celu. Naprawdę chcę wiedzieć o moich dinozaurach. ”
W tym celu Schweitzer wraz z Wittmeyerem spędzają godziny przed mikroskopem w ciemnych pokojach. Dla Montanan czwartej generacji nawet stosunkowo wyluzowany obszar Raleigh jest dużym miastem. Wspomina tęsknie o poszukiwaniu miejsc w terenie na koniu w Montanie. „Paleontologia pod mikroskopem nie jest taka zabawna” - mówi. „Wolałbym raczej spacerować.”
„Moje oczy są po prostu absolutnie usmażone” - mówi Schweitzer po wielu godzinach patrzenia przez okulary mikroskopu na świecące naczynia i plamy. Można to nazwać ceną, którą płaci za to, że nie jest typowa.
