نخستین شواهد تاییدشده از گلبول های قرمز فسیل شده در استخوان های دایناسور - مجله نازلارا

مختصر و مفید: گلبول های قرمز دایناسور چگونه پس از 115 میلیون سال سالم مانده اند؟

دانشمندان دانشگاه کورتین در استخوان پای یک دایناسور گوشت خوار به نام آراتاسوروس، سلول های خونی فسیل شده پیدا کردند. نفوذ کانی هوسمانایت به درون بافت، مانع تخریب ساختار سلول ها شد و آنالیز های آزمایشگاهی دقیق نیز حضور هِم را درون این سلول ها تایید کرد. این کشف ثابت می نماید که مولکول های آلی بسیار فراتر از برآوردهای قبلی در دل فسیل ها دوام می آورند.

گلبول های قرمز فسیل شده سال ها در میان فسیل شناسان موضوعی پرمناقشه بود؛ چراکه همه گمان می کردند بافت های نرم و اجزای سلولی بلافاصله پس از مرگ جانور خوراک باکتری ها می شوند. پژوهشگران بین المللی هنگام آنالیز استخوان پای نوعی دایناسور گوشت خوار و دوپا یا تروپود (Theropod) به نام آراتاسوروس موزه ملی (Aratasaurus museunacionali) در رسوبات شمال شرق برزیل، با ذرات ریزی روبرو شدند که درست شبیه سلول های خونی مهره داران امروزی بودند.

آنالیز های اولیه نشان می داد که این ذرات میکروسکوپی شاید فقط رسوبات معدنی باشند که بر حسب اتفاق به شکل سلول درآمده اند. بنابراین گروه پژوهشی برای رسیدن به پاسخی قطعی، سراغ آزمایش های پیشرفته بیوشیمی رفت تا ماهیت این ساختارها را معلوم کند.

چگونه وجود هِم در سلول های خونی دایناسور اثبات شد؟

تماشا ساختارهای کروی زیر میکروسکوپ به تنهایی نشانه خون دایناسور نبود؛ چون کانی های زیرزمینی هم در شرایط رسوبی خاص توده های گردی می اندازند که آنالیز آنها می تواند دانشمندان را به اشتباه بیندازد. محققان به رهبری پروفسور کلیتی گرایس (Kliti Grice) از دانشگاه کورتین استرالیا، از روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا متصل به طیف سنج جرمی (HPLC-MS) برای آنالیز دقیق بقایا بهره بردند.

این دستگاه با تفکیک دقیق ترکیب ها، مولکول هِم (Heme) را شناسایی کرد. هِم بخش غیرپروتئینی و حاوی آهن در هموگلوبین است که گازهای تنفسی را در خون جابه جا می نماید.

آلودگی نمونه با مواد بیرونی همیشه کابوس اصلی دیرینه شناسان در این سطح از آزمایش ها است. خوشبختانه هِم پیدا شده در سلول ها هیچ نوع آمیختگی با رسوبات و لایه های باکتریایی یا بافت های گیاهی اطراف استخوان نداشت. این پاکی مولکولی نشان داد که ماده شناسایی شده متعلق به سیستم گردش خون خود دایناسور است.

پژوهشگران برای محکم کاری بیشتر، روش های طیف سنجی رامان (Raman spectroscopy) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) را نیز به کار گرفتند. تصاویر پرتوهای الکترونی تایید کرد که بقایای هِم بدون پراکندگی در زمینه، درست درون پیکره همین سلول های کروی متمرکز مانده است.

کدام کانی معدنی مانع نابودی ساختارهای سلولی شد؟

آزمایش های کانی شناسی روشن کرد که این سلول ها با ماده ای به نام هوسمانایت (Hausmannite) جایگزین شده اند. هوسمانایت نوعی اکسید طبیعی منگنز با ترکیب شیمیایی Mn3O4 است که در حوضه های رسوبی و در غیاب اکسیژن تشکیل می گردد.

در فرایند نفوذ مواد معدنی به درون منافذ بافتی یا پرمینرالیزاسیون (Permineralization)، محلول های غنی از یون منگنز پیش از پوسیدگی دیواره گلبول ها به درون بافت نفوذ کردند. کانی هوسمانایت مانند یک حفاظ سخت عمل کرد و ساختار میکروسکوپی سلول و اتصالات حلقوی هِم را درون خود به دام انداخت.

این اتفاق به شکلی نادر اتفاق افتاده است؛ چراکه محیط دفن لاشه در دریاچه ای باستانی با آب های راکد و کم اکسیژن، فعالیت میکروب های تجزیه نماینده را از همان ابتدا کند کرد. رسوب سریع این لایه های اکسید منگنز شرایطی مهیا کرد تا ساختارهای سلولی بیش از یکصد میلیون سال از دستبرد واکنش های شیمیایی خاک در امان بمانند.

دیرینه شناسی مولکولی چگونه اطلاعات ژنتیکی و فیزیولوژیک گذشته را بازیابی می نماید؟

دیدگاه سنتی در علم زمین شناسی، فسیل را سنگواره ای بی جان از رسوبات آهکی و کلسیم دگرگون شده می دانست که هیچ پیوند آلی با ارگانیسم زنده ندارد. پژوهش تازه پروفسور گرایس نشان داد که استخوان های خاک خورده در موزه ها اطلاعات شیمیایی فراوانی درباره زیست شناسی دوران کهن در دل خود پنهان نموده اند.

به یاری شیوه های نوین آزمایشگاهی، اکنون می توان پرسش هایی را پاسخ داد که آنالیز شکل ظاهری استخوان ها هرگز جوابی برایشان نداشت. محققان می خواهند بدانند چه ساختارهای زیستی دیگری توان دوام آوردن در دوره های زمین شناسی را دارند و فعل وانفعالات معدنی چگونه آن ها را حفظ می نمایند.

شناسایی ملکول های خون کهن، تصویر دقیق تری از سازوکار بدن جانوران منقرض شده پیش روی ما می گذارد. چنین یافته هایی در آینده به حل مسائلی نظیر نحوه سوخت وساز، نرخ متابولیسم و شیوه کنترل دمای بدن در دایناسورهای گوشت خوار یاری زیادی خواهد نمود.

تفاوت ترکیبات آلی حفظ شده در فسیل با بافت های زنده چیست؟

برای درک بهتر آنچه در استخوان آراتاسوروس کشف شده و تمایز آن با بافت های زنده امروزی، جدول زیر مروری خلاصه بر سرنوشت اجزای مختلف خون پس از گذشت 115 میلیون سال ارائه می دهد:

چرا این دستاورد به معنای شبیه سازی یا بازسازی ژنتیکی پارک ژوراسیک نیست؟

شنیدن خبر پیدا شدن خون در استخوان دایناسور، ناخودآگاه فکر مخاطبان را به سمت داستان های علمی تخیلی و ایده شبیه سازی جانوران منقرض شده می برد. در سینما پژوهشگران با استخراج خون دایناسور از شکم پشه های گرفتار در کهربا، کدهای ژنتیکی را احیا می نمایند؛ اما واقعیت بیوشیمی چیز دیگری است.

پیوندهای شیمیایی در مولکول دی ان ای ناپایدار هستند و نیمه عمر این اسید نوکلئیک حتی در سردترین غارهای یخی زمین هم بیش از چند صد هزار سال دوام نمی آورد. محاسبات نشان داده که پس از گذشت 6.8 میلیون سال، حتی کوچک ترین قطعات زنجیره ژنتیکی نیز به طور کامل درهم می شنمایند.

آنچه در استخوان های آراتاسوروس دوام آورده، قالب معدنی سلول ها همراه با هسته فلزی مولکول هِم است. هِم نوعی ساختار حلقوی پایدار با اتم آهن در مرکز است که در مقایسه با زنجیره های پیچیده ژنتیکی مقاومت فیزیکی و شیمیایی بسیار بالاتری دارد.

پژوهشگران به نقشه حیات یا کدهای وراثتی دست نیافته اند؛ بلکه فقط ردپایی مستحکم از سوخت وساز زیستی به جا مانده است. این کشف ارزشمند زاویه دید نوینی در فسیل شناسی پدید آورده، اما مرزهای دانش تجربی نشان می دهد که بازآفرینی یک دایناسور زنده از روی این سنگواره ها کماکان ناممکن است.

منبع: Proceedings Of The National Academy Of Sciences