Wissenschaftler finden Weichteilgewebe in 75 Millionen Jahre alten Dinosaurierknochen

Wissenschaftler finden Weichteilgewebe in 75 Millionen Jahre alten Dinosaurierknochen

Im Gegensatz zu Knochen und Zähnen, die Hunderte von Millionen Jahren überleben können, gehören Weichteile zu den ersten Materialien, die während des Fossilisationsprozesses verschwinden. Trotzdem haben Wissenschaftler schon früher intaktes Weichgewebe in Dinosaurierknochen gefunden. Der bekannteste Fall stammt aus dem Jahr 2005, als Mary Schweitzer von der North Carolina State University Kollagenfasern im versteinerten Beinknochen eines Tyrannosaurus Rex fand. Aber solche Entdeckungen sind selten und sind bisher nur bei sehr gut erhaltenen Fossilien aufgetreten. Das Außergewöhnlichste an dem neuen Fund, über den Wissenschaftler des Imperial College London diese Woche in der Zeitschrift Nature Communications berichteten, ist, dass die von ihnen untersuchten Fossilien in relativ schlechtem Zustand sind (um es freundlich auszudrücken).

Wie Susannah Maidment, eine imperiale Paläontologin und eine der leitenden Forscher der neuen Studie, dem Guardian sagte: „Es ist wirklich schwierig, Kuratoren dazu zu bringen, sich von ihren Fossilien abzuschneiden. Die, die wir getestet haben, sind Mist, sehr fragmentarisch, und sie sind nicht die Art von Fossilien, die man von Weichgewebe erwarten würde.“

Die Fossilien, auf die sich Maidment bezieht, wurden vor einem Jahrhundert in Kanada entdeckt und landeten schließlich im Londoner Natural History Museum. Dazu gehören eine Klaue eines fleischfressenden Theropoden (möglicherweise ein Gorgosaurus), ein Zehenknochen, der dem eines Triceratops ähnelt, und mehrere Gliedmaßen- und Knöchelknochen eines Entenschnabeldinosauriers. Um frische, unbelastete Oberflächen der Knochen zu finden und zu untersuchen, brachen Wissenschaftler winzige Stücke von den fragmentierten Fossilien. Als Sergio Bertazzo, ein Materialwissenschaftler bei Imperial und der Co-Leiter der Studie bei Maidment, die Proben mit einem Elektronenmikroskop betrachtete, war er schockiert über das, was er sah.

„Eines Morgens schaltete ich das Mikroskop ein, erhöhte die Vergrößerung und dachte ‚Warte – das sieht aus wie Blut!‘“, erzählte Bertazzo dem Guardian und erzählte von seiner Untersuchung der Theropodenklaue. Nachdem die Forscher in zwei der Fossilien etwas gefunden hatten, das wie rote Blutkörperchen aussah, untersuchten die Forscher die Möglichkeit, dass das Blut das Ergebnis einer historischen Kontamination sein könnte; zum Beispiel könnte ein Kurator oder Sammler beim Umgang mit dem Exemplar einen Schnitt erlitten haben. Aber als sie eines der roten Blutkörperchen durchtrennten und etwas sahen, das wie ein Zellkern aussah, waren sie sich sicher, dass das Blut nicht menschlich war. Rote Blutkörperchen des Menschen sind wie bei anderen Säugetieren bei Wirbeltieren ungewöhnlich, da ihnen ein Zellkern fehlt.

Und das war noch nicht alles. Bei der Untersuchung eines Querschnitts eines versteinerten Rippenknochens entdeckten die Forscher Faserbänder. Bei Tests wurde festgestellt, dass die Fasern die gleichen Aminosäuren enthalten, aus denen Kollagen besteht, das wichtigste Strukturprotein der Haut und anderer Weichteile. Weitere Tests verbleiben, um zu bestätigen, dass die von den imperialen Wissenschaftlern gefundenen Materialien tatsächlich echte rote Blutkörperchen und Kollagenfasern sind, aber wenn sie bestätigt werden, sind die Auswirkungen der neuen Erkenntnisse enorm. Wenn solche unterdurchschnittlichen Fossilien Weichgewebe enthalten könnten, könnten ähnliche Materialien auf jedem der zahlreichen Dinosaurierknochen erhalten werden, die in Museen auf der ganzen Welt aufbewahrt werden.

Durch die Untersuchung von Weichgewebematerial könnten Wissenschaftler Zugang zu einem völlig neuen Bereich von Informationen über die Evolution, Physiologie und das Verhalten von Dinosauriern erhalten. Solche neuen Informationen könnten Hinweise auf seit langem bestehende Mysterien über die Beziehungen zwischen verschiedenen Dinosaurierarten sowie auf die viel diskutierte Frage geben, ob Dinosaurier kaltblütig, warmblütig (wie ihre heutigen Nachkommen, Vögel) oder irgendwo anders waren zwischen.

Schließlich eröffnen die neuen Erkenntnisse eine verlockende Möglichkeit: Wenn Kollagen und rote Blutkörperchen 75 Millionen Jahre überleben können, hätte dann nicht auch Dinosaurier-DNA – selbst in Fragmenten – überlebt? Könnten Wissenschaftler diesen genetischen Code verwenden, um die Dinosaurier im "Jurassic World"-Stil wiederzubeleben? Bertazzo räumt ein, dass es möglich ist, genetische Informationen in alten Exemplaren zu finden, ist jedoch hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit vorsichtig. „Das Problem mit der DNA ist, dass sie, selbst wenn Sie sie finden, nicht intakt ist. Es ist möglich, dass Sie Fragmente finden, aber mehr als das finden? Wer weiß?"


Wissenschaftler sagen, dass sie aus mehreren 75 Millionen Jahre alten Dinosaurierfossilien scheinbar rote Blutkörperchen und andere mikroskopische Weichteilstücke isoliert haben, mit einer Technik, die die Erforschung alter Tiere revolutionieren könnte.

Darüber hinaus seien die Fossilien nicht besonders gut erhalten, was darauf hindeutet, dass Weichgewebe von Dinosauriern leichter gefunden werden kann als bisher angenommen.

„Wir haben diese Studie nicht auf der Suche nach Weichgeweben untersucht“, sagte Dr. Susannah Maidment vom Imperial College London, eine Mitautorin der Studie.

„Tatsächlich wollten wir nur sehen, was wir sehen können, wenn wir Dinosaurierknochen im Nanomaßstab betrachten.

„Vor dieser Entdeckung wusste ich als Paläontologe, dass es nicht möglich ist, Weichgewebe über geologische Zeitskalen zu erhalten, außer in außergewöhnlich seltenen Fällen.“

Dr. Maidment und ihr Kollege Dr. Sergio Bertazzo analysierten mit Elektronenmikroskopen und Massenspektrometern acht Fossilien aus der Sammlung des Natural History Museum in London, beginnend mit der Klaue eines nicht näher bezeichneten Theropoden aus der Dinosaur Park-Formation in Alberta, Kanada .

Eine mikroskopische Analyse der Klaue ergab Strukturen, die roten Blutkörperchen sehr ähnelten, einschließlich solcher, deren Kerne noch intakt waren. Diese Klaue einer nicht näher bezeichneten Art von Theropoden, die in der Dinosaur Park Formation von Alberta, Kanada, ausgegraben wurde, enthielt fossile Spuren von roten Blutkörperchen. (Foto von Laurent Mekul, mit freundlicher Genehmigung von Nature Communications)

„Wir haben uns entschieden, zu sehen, ob dies ein Einzelfall war oder ob wir andere Fossilien mit Blutzellen und Weichteilen finden könnten“, sagte sie.

„Also wählte ich Exemplare des gleichen Alters aus und bewahrte sie auf die gleiche Art und Weise, um unsere Chancen zu maximieren, dasselbe wiederzufinden.”

Nach der Untersuchung von sieben weiteren Rippen-, Fuß- und Beinknochen von Hadrosauriern, die in Alberta und Wyoming gefunden wurden, entdeckten die Forscher noch mehr rote Blutkörperchen zusammen mit Kollagenfasern, dem Protein, das die Matrix bildet, auf der die Knochenmineralien aufgebaut sind.

„Wir haben mehrere Hinweise darauf, dass die von uns gefundenen Strukturen mit roten Blutkörperchen und Kollagen übereinstimmen“, sagte Bertazzo.

"Wir haben nicht erwartet, das zu finden, was wir gefunden haben."

Die beiden machten viele ihrer Entdeckungen, als sie die Fossilien mit einem Mikroskop untersuchten, das mit einem sogenannten fokussierten Ionenstrahl ausgestattet war, sagte Bertazzo.

„Dies ist ein spezielles Mikroskop, das mit einem Strahl schwerer Atome ausgestattet ist, der kleine Schnitte im Nanometerbereich in der Probe machen kann“, sagte er.

„Dasselbe Mikroskop hat auch einen Roboterarm mit einer Mikronadel, mit der Gegenstände im Mikroskop aufgenommen und bewegt werden können.

„Als wir den Strahl und die Nadel kombinierten, konnten wir kleine Teile der Fossilien schneiden und eine Analyse durchführen, um nach Aminosäurefragmenten zu suchen“, die die Bausteine ​​​​von Proteinen sind.

Insgesamt fanden die Forscher in sieben der acht Proben Weichgewebe.

Sie fügten hinzu, dass sie in keiner der Zellen einen DNA-Nachweis fanden, aber ihre Methoden könnten schließlich verwendet werden, um bestimmte Arten von Dinosauriern zu identifizieren und Einblicke in die Beziehung ausgestorbener Dinosaurier zu modernen Tieren zu geben, insbesondere zu ihren lebenden Nachkommen: Vögeln .

Kollagenstränge zum Beispiel enthalten Muster winziger Bänder, die für bestimmte Tiergruppen einzigartig sind, wie ein „Fingerabdruck“, sagte Maidment.

„Zwei eng verwandte Tiere haben mehr ähnliches Kollagen als ein weniger eng verwandtes“, sagte sie.

Dies sei das erste Mal, dass solche Banden in Dinosaurierknochen entdeckt wurden, eine „sehr aufregende“ Entdeckung, bemerkte sie, da allgemein angenommen wurde, dass Proteine ​​nach etwa 4 Millionen Jahren über diese Detailstufe hinaus abgebaut wurden.

„Wenn wir also in Zukunft das Kollagen extrahieren und mit einem Fingerabdruck versehen könnten, würde uns dies einen unabhängigen Beweis dafür liefern, wer im Stammbaum der Dinosaurier mit wem verwandt ist“, fügte Maidment hinzu.

"Im Moment verwenden wir nur Knochen, um das herauszufinden."

Aber vielleicht noch überzeugender sind die Strukturen, die wie rote Blutkörperchen aussehen, denn sie können eine Fülle von Informationen über Dinosaurier liefern, von ihrem Stoffwechsel bis zu ihrer evolutionären Beziehung zu Vögeln. [Sehen Sie, wie Wissenschaftler Blut in einer fossilen Mücke entdeckten: “Erstes Fossil einer blutgefüllten Mücke entdeckt“]

Zu diesem Zweck verglich das Paar die chemische Zusammensetzung der Blutzellen der Dinosaurier mit denen moderner Emus und stellte fest, dass zwei „überraschend ähnlich“ waren.

Scans durch Massenspektrometrie zeigten, dass das Blut der beiden Tiere wichtige Inhaltsstoffe wie Folsäure, auch bekannt als Vitamin B9, und Ceramid, das normalerweise in Zellmembranen vorhanden ist, gemeinsam hat. [Erfahren Sie mehr über ein neu gefundenes Fossil, das die Verbindungen zwischen Dinosauriern und Vögeln enthüllt: „‚Unusual‘ Fossil Egg Reveals Evolutionary Link Between Dinosaurs and Birds“] Eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer fossilen Hadrosaurierrippe zeigt mineralisierte Kollagenfasern. (Koloriertes Bild von Sergio Bertazzo, mit freundlicher Genehmigung von Nature Communications)

Und doch, fügte Maidment hinzu, waren die Blutkörperchen der Dinosaurier auch deutlich kleiner als die moderner Emus – weniger als ein Viertel der Größe.

Auch dies sei potenziell wichtig, stellte sie fest, da die Größe der roten Blutkörperchen eines Tieres mit seinem Stoffwechsel korreliere. Diese Hinweise könnten also helfen, das Rätsel zu lösen, ob Dinosaurier warmblütig, kaltblütig oder etwas dazwischen waren.

„Es gibt eine sehr bekannte Beziehung zwischen der Größe der roten Blutkörperchen und der Stoffwechselrate: Je kleiner die roten Blutkörperchen, desto schneller die Stoffwechselrate“, sagte Maidment.

„Die Vorfahren der Dinosaurier gelten allgemein als kaltblütig, während ihre direkten Nachkommen, die Vögel, warmblütig sind.

„Das bedeutet, dass sich irgendwo in der evolutionären Abstammungslinie der Vögel, innerhalb der Dinosaurier, Warmblüter entwickelt haben.

„Wenn wir rote Blutkörperchen in einer ganzen Reihe verschiedener Dinosaurier finden könnten, könnten wir die Zellgröße untersuchen und eine unabhängige Beweislinie liefern, um zu untersuchen, welche Dinosaurier warmblütig und daher in ihrer Lebensweise vielleicht eher vogelähnlich waren, und die kaltblütig und vielleicht mehr Reptilien waren.

„Es erzählt uns von Aspekten des Lebensstils der Dinosaurier, die Knochen allein nicht können.“ [Lesen Sie über eine seltsame Geschichte, die in einem Dinosaurierknochen gefunden wurde: “Allosaurus starb von Stegosaur Spike to the Crotch, Wyoming Fossil Shows“]

Letztendlich sind es potenzielle zukünftige Anwendungen wie diese – und nicht die Erkenntnisse aus den Fossilien von Alberta und Wyoming selbst –, die diese Forschung so potenziell wichtig machen, bemerkte das Paar.

Die Verbesserung ihrer Techniken in der High-Tech-Mikroskopie könnte die Art und Weise verändern, wie Wissenschaftler Knochen aus der fernen Vergangenheit untersuchen, und möglicherweise dazu beitragen, einige der tiefsten Geheimnisse über ausgestorbene Dinosaurier zu lösen.

„Das Spannendste für mich ist das Potenzial, das sich dadurch eröffnet“, sagte Maidment.

„Wenn wir diese Gewebe in anderen Proben finden und die Ergebnisse replizieren können, deutet dies darauf hin, dass diese Art der Konservierung sogar die Norm sein könnte.

„Es verändert wirklich die Art und Weise, wie wir verstehen, wie Fossilisierung stattfindet.“

Maidment und Bertazzo berichten über ihre Forschung in der Zeitschrift Nature Communications.

Sergio Bertazzo, Susannah C.R. Maidment, Charalambos Kallepitis, Sarah Fearn, Molly M. Stevens & Hai-nan Xie (2015). Fasern und Zellstrukturen, die in 75 Millionen Jahre alten Dinosaurier-Exemplaren erhalten wurden Nature Communications


75 Millionen Jahre altes Dinosaurierblut und Kollagen in fossilen Fragmenten entdeckt

Wissenschaftler haben in den versteinerten Überresten von Dinosauriern, die vor 75 Millionen Jahren lebten, scheinbar rote Blutkörperchen und Kollagenfasern entdeckt.

Spuren der Weichteile wurden zufällig gefunden, als Forscher des Imperial College in London acht ziemlich schäbige Fossilien analysierten, die vor einem Jahrhundert in Kanada ausgegraben worden waren, bevor sie ihren Weg in das Natural History Museum in London fanden.

Das Ergebnis deutet darauf hin, dass zahlreiche Dinosaurierfossilien in Museen auf der ganzen Welt Weichgewebe und damit die Antworten auf wichtige Fragen zur Physiologie und Evolution von Dinosauriern erhalten könnten. Spekulativ hat es Wissenschaftler dazu gebracht, darüber nachzudenken, ob Dinosaurier-DNA auch überleben könnte.

Die meisten der von den Wissenschaftlern untersuchten Fossilien waren nur Fragmente und in sehr schlechtem Zustand. Dazu gehörten eine Klaue eines fleischfressenden Therapoden, vielleicht eines Gorgosaurus, einige Gliedmaßen- und Knöchelknochen eines Entenschnabeldinosauriers und ein Zehenknochen eines Triceratops-ähnlichen Tieres.

Diese unguale Klaue eines Theropoden ergab Strukturen, die wie rote Blutkörperchen aussehen. Foto: Laurent Mekul

Intaktes Weichgewebe wurde bereits in Dinosaurierfossilien entdeckt, am bekanntesten von Mary Schweitzer von der North Carolina State University, die 2005 flexibles, transparentes Kollagen im versteinerten Bein von a . entdeckte Tyrannosaurus rex Probe.

Was die neueste Entdeckung so bemerkenswert macht, ist, dass die Blutkörperchen und das Kollagen in Proben gefunden wurden, die die Forscher selbst als "Mist" bezeichnen. Wenn Weichgewebe in diesen Fossilien überleben kann, könnten Museumssammlungen mit beeindruckenderen Überresten Vorräte an weichem Dinosauriergewebe beherbergen. Diese könnten dazu beitragen, die Geheimnisse der Physiologie und des Verhaltens von Dinosauriern zu enträtseln, die mit Knochenresten allein nicht zu knacken waren.

„Es ist wirklich schwierig, Kuratoren dazu zu bringen, Teile ihrer Fossilien abzubrechen. Die von uns getesteten sind Mist, sehr fragmentarisch, und sie sind nicht die Art von Fossilien, die man von Weichgewebe erwarten würde“, sagte Susannah Maidment, Paläontologin bei Imperial.

Die Fossilien sind ein paar Stücke, die im letzten Jahrhundert wahrscheinlich direkt aus dem Boden in der Dinosaur Park Formation in Alberta, Kanada, gesammelt wurden. Um die Überreste zu analysieren, brachen die Wissenschaftler winzige Stücke von den Fragmenten ab, um frische, nicht kontaminierte Oberflächen im Inneren freizulegen.

Sergio Bertazzo, ein Materialwissenschaftler bei Imperial, hatte an der Bildung von Kalzium in menschlichen Blutgefäßen gearbeitet, als er Maidment traf und fragte, ob er einige Fossilien mit einer Reihe von elektronenmikroskopischen Techniken untersuchen könne.

Monate nach dem Eintreffen der Exemplare begann Bertazzo, sich dünne Abschnitte der Fossilien anzusehen. Er begann mit der Therapod-Klaue. „Eines Morgens schaltete ich das Mikroskop ein, erhöhte die Vergrößerung und dachte ‚Warte – das sieht aus wie Blut!‘“, sagte er.

Bertazzo vermutete, dass es sich bei dem Blut um eine historische Kontamination handelte: Ein Kurator oder ein Sammler hatte eine Schnittwunde beim Umgang mit dem Präparat. Aber Maidment schlug einen Scheck vor. Säugetiere sind unter Wirbeltieren ungewöhnlich, da sie rote Blutkörperchen haben, denen ein Zellkern fehlt. Wenn die Blutzellen des Fossils Kerne hätten, könnten sie nicht menschlich sein. Als sie eine der Zellen durchtrennten, um sie zu überprüfen, sahen sie etwas, das wie ein Zellkern aussah. „Das schloss aus, dass jemand an der Probe blutet“, sagte Maidment.

Dieses Video zeigt rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen, die basierend auf den seriellen Schnitten der roten Blutkörperchen-ähnlichen Strukturen in 3D-Formen rekonstruiert werden. Video: Bertazzo et al., Naturkommunikation

Eine weitere Überraschung sollte kommen. Bertazzo untersuchte ein weiteres fossiles Fragment, ein Rippenstück eines nicht identifizierten Dinosauriers, das im Mikroskop in zwei Teile geschnitten worden war. Er entdeckte Faserbänder, die in weiteren Tests herausgefunden haben, dass sie Aminosäuren enthalten, aus denen Kollagen besteht, das auf Proteinen basierende Material, das die Grundlage für Haut und andere Weichteile bildet.

Es ist mehr Arbeit erforderlich, um sicherzustellen, dass die Merkmale echte Blutzellen und Kollagen sind. Die Wissenschaftler hoffen nun, weitere Fossilien nach Weichgeweben zu durchsuchen und dann herauszufinden, welche Bestattungs- und Umweltbedingungen für ihre Erhaltung erforderlich sind.

„Es kann gut sein, dass diese Art von Gewebe weitaus häufiger konserviert wird, als wir dachten. Es könnte sogar die Norm sein“, sagte Maidment, dessen Studie in Nature Communications erscheint. "Dies ist nur der erste Schritt in dieser Forschung."

Eine detaillierte Untersuchung der Weichteile könnte einige der seit langem bestehenden Geheimnisse der Dinosaurierevolution enträtseln. Die Dinosaurier entwickelten sich aus kaltblütigen Vorfahren, aber ihre modernen Nachkommen sind warmblütige Vögel. Wann erfolgte der Übergang? Rote Blutkörperchen können die Antwort enthalten.

Wenn Kollagen und rote Blutkörperchen 75 Millionen Jahre überleben können, was ist dann mit der Dinosaurier-DNA, die den genetischen Code trägt, um die Bestien zu entwerfen oder möglicherweise sogar wiederzubeleben?

„Wir haben in unseren Fossilien kein genetisches Material gefunden, aber im Allgemeinen ist es in der Wissenschaft unklug, nie zu sagen“, sagte Maidment. Auch Bertazzo geht seine Wetten ein: „Dies eröffnet die Möglichkeit, viele Proben mit erhaltenem Weichgewebe zu erhalten, aber das Problem mit der DNA ist, dass sie selbst dann nicht intakt ist, wenn Sie sie finden. Es ist möglich, dass Sie Fragmente finden, aber mehr als das finden? Wer weiß?"

Anjali Goswami, ein Paläontologe am University College London, sagte, wenn in vielen weiteren Fossilien Weichteile von Dinosauriern gefunden würden, könnte dies eine transformative Wirkung auf die Forschung haben. „Wenn wir die Daten, die wir über Weichgewebe haben, aus schlecht erhaltenen Fossilien erweitern können, hat das echte Auswirkungen auf unser Verständnis des Lebens in der Tiefenzeit“, sagte sie.


Wissenschaftler finden Dinosaurierblut in 75 Millionen Jahre alten Dinosaurierfossilien

Am Imperial College of London arbeiten Wissenschaftler an einem Projekt direkt aus Jurassic Park. Als sie 75 Millionen Jahre alte Dinosaurierknochen untersuchten, stießen sie auf etwas, das niemand hätte erwarten können, Blut und Weichteilfragmente. Eine massive Entdeckung für Paläontologen, aber leider kein Schritt in Richtung Dinosaurier. Die DNA in den Knochen verschwand vor Millionen von Jahren, aber zum Glück für die Paläontologen beschlossen Blut und Gewebe, dort zu bleiben.

Der Grund für all diese Aufregung ist, dass auch ohne DNA-Überreste von Dinosaurierblut und -gewebe in diesen schlecht erhaltenen Knochen Hoffnung auf größere Entdeckungen besteht. Die Hoffnung ist, dass, wenn Dinosaurierblut in Knochen gefunden wird, die in schlechtem Zustand waren, andere Fossilien größere Vorräte bergen könnten, die darauf warten, entdeckt zu werden. Natürlich möchte das Team, das die Entdeckung gemacht hat, nicht, dass die Welt jetzt noch Hoffnungen macht.

“Wir müssen noch mehr Forschung betreiben, um zu bestätigen, was wir in diesen Dinosaurierknochenfragmenten abbilden, aber die alten Gewebestrukturen, die wir analysiert haben, haben einige Ähnlichkeiten mit roten Blutkörperchen und Kollagenfasern,” Studienautor Sergio Bertazzo sagte in einer Erklärung. “Wenn wir bestätigen können, dass unsere anfänglichen Beobachtungen richtig sind, könnte dies neue Erkenntnisse darüber liefern, wie diese Kreaturen einst gelebt und sich entwickelt haben.”

Noch überraschender ist, wo das Forschungsteam diese Dinosaurierblutfragmente gefunden hat. Dinosaurierknochen aus der Kreidezeit, die vor einem Jahrhundert in Kanada gefunden wurden, bevor sie in das Natural History Museum in London gebracht wurden.

Wenn das nicht schockierend genug war, nachdem das Team die Knochen mit fortschrittlichen Elektronenmikroskopen und Massenspektrometrie gescannt hatte, fanden sie heraus, dass die Blutfragmente und das Gewebe der Dinosaurier dem Blut des modernen Emu ähnelten. Ein großer flugunfähiger Vogel, der in Australien gefunden wurde und von dem Forscher zuvor sagten, hat Ähnlichkeiten mit Dinosauriern. Jetzt hoffen sie, dass sie die gleichen Techniken bei besser erhaltenen Fossilien anwenden können, um noch mehr Proben von Dinosaurierblut und mehr zu finden.


Umstrittener T. Rex-Weichteilfund endlich erklärt

Die umstrittene Entdeckung von 68 Millionen Jahre altem Weichgewebe aus den Knochen von a Tyrannosaurus rex hat endlich eine physikalische Erklärung. Laut neuer Forschung hat das Eisen im Körper des Dinosauriers das Gewebe konserviert, bevor es zerfallen konnte.

Die Forschung unter der Leitung von Mary Schweitzer, einer Molekularpaläontologin an der North Carolina State University, erklärt, wie Proteine ​​– und möglicherweise sogar DNA – Jahrtausende überleben können. Schweitzer und ihre Kollegen stellten diese Frage zum ersten Mal im Jahr 2005, als sie das scheinbar Unmögliche fanden: Weichgewebe im Bein eines Jugendlichen erhalten T-Rex in Montana ausgegraben.

„Was wir fanden, war ungewöhnlich, weil es noch weich und noch transparent und noch flexibel war“, sagte Schweitzer gegenüber LiveScience.

T-RexGewebe?

Der Fund war auch umstritten, weil Wissenschaftler angenommen hatten, dass Proteine, aus denen Weichgewebe besteht, unter den besten Bedingungen in weniger als 1 Million Jahren abgebaut werden sollten. In den meisten Fällen ernähren sich Mikroben vom Weichgewebe eines toten Tieres und zerstören es innerhalb von Wochen. Das Gewebe müsse etwas anderes sein, vielleicht das Produkt einer späteren bakteriellen Invasion, argumentierten Kritiker.

2007 analysierten Schweitzer und ihre Kollegen dann die Chemie der T-Rex Proteine. Sie fanden heraus, dass die Proteine ​​wirklich aus dem Weichgewebe von Dinosauriern stammten. Das Gewebe war Kollagen, berichteten sie in der Zeitschrift Science, und es teilte Ähnlichkeiten mit Vogelkollagen – was Sinn macht, da sich moderne Vögel aus Theropoden-Dinosauriern wie entwickelt haben T-Rex.

Die Forscher analysierten auch andere Fossilien auf das Vorhandensein von Weichgewebe und fanden heraus, dass es in etwa der Hälfte ihrer Proben bis in die Jurazeit zurückreicht, die vor 145,5 Millionen bis 199,6 Millionen Jahren dauerte, sagte Schweitzer.

"Das Problem ist, dass wir 300 Jahre lang dachten: 'Nun, die organischen Stoffe sind alle weg, also warum sollten wir nach etwas suchen, das nicht da sein wird?' und niemand schaut", sagte sie.

Die offensichtliche Frage war jedoch, wie weiches, biegsames Gewebe Millionen von Jahren überleben konnte. In einer neuen Studie, die heute (26. November) in der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences veröffentlicht wurde, glaubt Schweitzer, die Antwort zu haben: Eisen.

Eisen ist ein Element, das im Körper reichlich vorhanden ist, insbesondere im Blut, wo es Teil des Proteins ist, das Sauerstoff von der Lunge in das Gewebe transportiert. Eisen ist auch mit anderen Molekülen hochreaktiv, so dass der Körper es fest einschließt und an Moleküle gebunden ist, die verhindern, dass es das Gewebe verwüstet.

Nach dem Tod wird Eisen jedoch aus seinem Käfig gelassen. Es bildet winzige Eisen-Nanopartikel und erzeugt auch freie Radikale, bei denen es sich um hochreaktive Moleküle handelt, von denen angenommen wird, dass sie am Altern beteiligt sind.

„Die freien Radikale sorgen dafür, dass sich Proteine ​​und Zellmembranen verknoten“, sagt Schweitzer. "Sie wirken im Grunde wie Formaldehyd."

Formaldehyd schont natürlich das Gewebe. Es funktioniert durch die Verknüpfung oder Quervernetzung der Aminosäuren, aus denen Proteine ​​bestehen, wodurch diese Proteine ​​widerstandsfähiger gegen Fäulnis werden.

Schweitzer und ihre Kollegen fanden heraus, dass das Weichgewebe von Dinosauriern in beiden Fällen eng mit Eisen-Nanopartikeln verbunden ist T-Rex und ein weiteres Weichteilpräparat aus Brachylophosaurus canadensis, eine Art Entenschnabeldinosaurier. Anschließend testeten sie die Idee des Eisen-als-Konservierungsmittels mit modernen Straußenblutgefäßen. Sie tränkten eine Gruppe von Blutgefäßen in eisenhaltiger Flüssigkeit aus roten Blutkörperchen und eine andere Gruppe in Wasser. Die im Wasser zurückgebliebenen Blutgefäße verwandelten sich innerhalb von Tagen in ein ekelhaftes Durcheinander. Die mit roten Blutkörperchen getränkten Blutgefäße bleiben auch nach zweijährigem Sitzen bei Raumtemperatur erkennbar. [Paleo-Art: Illustrationen erwecken Dinosaurier zum Leben]

Auf der Suche nach Weichgewebe

Das eisenreiche Blut von Dinosauriern, kombiniert mit einer guten Umgebung für die Versteinerung, könnte die erstaunliche Existenz von Weichgewebe aus der Kreidezeit (einer Periode, die vor etwa 65,5 Millionen bis 145,5 Millionen Jahren dauerte) und noch früher erklären. Die Exemplare, mit denen Schweitzer arbeitet, einschließlich der Haut, zeugen von einer hervorragenden Erhaltung. Die Knochen dieser verschiedenen Exemplare sind artikuliert und nicht verstreut, was darauf hindeutet, dass sie schnell begraben wurden. Sie sind auch in Sandstein vergraben, der porös ist und Bakterien und reaktive Enzyme abtransportieren kann, die sonst den Knochen abbauen würden.

Schweitzer wird diesen Sommer nach weiterem Dinosaurier-Weichgewebe suchen. "Ich würde gerne einen großen Hupen finden T-Rex das ist vollständig artikuliert, das ist noch im Boden oder so ähnlich", sagte sie. Um die Chemie potenzieller Weichgewebe zu erhalten, dürfen die Proben nicht mit Konservierungsmitteln oder Klebstoff behandelt werden, wie dies bei den meisten fossilen Knochen der Fall ist schnell getestet werden, da sich Weichgewebe zersetzen kann, wenn es moderner Luft und Feuchtigkeit ausgesetzt ist.

Wichtig ist, dass Schweitzer und ihre Kollegen herausgefunden haben, wie sie das Eisen aus ihren Proben entfernen können, um die ursprünglichen Proteine ​​​​zu analysieren. Sie haben sogar Chemikalien gefunden, die mit DNA übereinstimmen, obwohl Schweitzer schnell bemerkt, dass sie nicht bewiesen hat, dass sie wirklich DNA sind. Die Techniken zur Eisenentfernung sollen es Paläontologen ermöglichen, effektiver nach Weichgewebe zu suchen und es zu testen, wenn sie es finden.

"Sobald wir die Chemie hinter einigen dieser Weichgewebe verstehen, können wir uns alle möglichen Fragen an alte Organismen stellen", sagte Schweitzer.

Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel wurde am 28. November um 14:00 Uhr aktualisiert, um unklare Formulierungen über Proteine ​​und DNA zu korrigieren.


Wissenschaftler sehen Spuren von Dinosaurierblut in 75 Millionen Jahre alten Fossilien

Wissenschaftler des Imperial College London haben anscheinend die Überreste von Weichgewebe und roten Blutkörperchen in schlecht erhaltenen Dinosaurierknochen aus 75 Millionen Jahren entdeckt.

Es ist kein Vorbote von "Jurassic Park", denn in den Fossilienproben wurden keine DNA-Spuren gefunden. Die Forscher sagten jedoch, dass die Entdeckung bedeutet, dass Paläontologen in der Lage sein könnten, viel mehr biologisches Material in Dinosaurierknochen zu finden, als bisher angenommen.

"Wir müssen noch mehr Forschung betreiben, um zu bestätigen, was wir in diesen Dinosaurierknochenfragmenten abbilden, aber die alten Gewebestrukturen, die wir analysiert haben, haben einige Ähnlichkeiten mit roten Blutkörperchen und Kollagenfasern", sagte Studienautor Sergio Bertazzo in a Stellungnahme. "Wenn wir bestätigen können, dass unsere ersten Beobachtungen richtig sind, dann könnte dies neue Erkenntnisse darüber liefern, wie diese Kreaturen einst gelebt und sich entwickelt haben."

Das Team untersuchte Fragmente von acht Dinosaurierknochen aus der Kreidezeit, die vor 145 Millionen bis 66 Millionen Jahren andauerte und mit dem Aussterben der Dinosaurier endete. Die Knochen wurden vor mehr als einem Jahrhundert in Kanada ausgegraben und befinden sich im Natural History Museum in London.

Hier ist ein REM-Bild einiger Dinosaurier-Blutzellen, das nicht in unserer Arbeit enthalten ist. Sind sie nicht ziemlich schön? @sbertazz pic.twitter.com/GQEJZuPdpi

— Susie Maidment (@Tweetisaurus) 9. Juni 2015

Mit fortschrittlichen Elektronenmikroskopen und Massenspektrometrie zur Analyse der Proben entdeckten die Forscher scheinbar verkalkte Kollagenfasern – sowie rote Blutkörperchen-ähnliche Strukturen, die dem Blut des modernen Emu, einem großen flugunfähigen, „überraschend ähnlich“ waren Vogel aus Australien.

Es ist nicht das erste Mal, dass Weichgewebe in Dinosaurierfossilien gefunden wird. Im Jahr 2005 berichteten Forscher über die Entdeckung von 68 Millionen Jahre altem Weichgewebe, das im Bein eines T. rex in Montana ausgegraben wurde. Ein ähnlicher Fall mit einem Entenschnabel-Dinosaurier namens Brachylophosaurus wurde 2009 bekannt.

Wissenschaftler des Imperial College sagen, dass die von ihnen untersuchten Dinosaurierfossilien im Gegensatz zu diesen früheren Fällen schlecht erhalten waren. „Unsere Studie hilft uns zu erkennen, dass konserviertes Weichgewebe in Dinosaurierfossilien weiter verbreitet sein könnte, als wir ursprünglich dachten“, sagte Susannah Maidment, eine weitere Studienautorin am Imperial College.

Die Studie wurde am Dienstag in Nature Communications veröffentlicht – und beleuchtete Twitter mit dem Hashtag #dinoblood.

Thomas Holtz Jr., ein Wirbeltier-Paläontologe an der University of Maryland, sagte, die Ergebnisse erscheinen solide. „Es scheint die beste Interpretation ihrer Beobachtungen zu sein. Sie haben mehrere mikroskopische und chemische Analysen verwendet, um ihre Ideen zu testen, und die Strukturen entsprechen den erwarteten Werten für rote Blutkörperchen und Kollagenfragmente“, sagte er per E-Mail gegenüber NBC News. „Diese neue Studie zeigt, dass fossiler Knochen, der (in Bezug auf die Knochenstruktur) ziemlich beschissen ist, immer noch wunderbare chemische und zelluläre Informationen liefern kann ."


Wissenschaftler könnten 75 Millionen Jahre alte Dinosaurier-Blutzellen gefunden haben

Laut BBC haben Wissenschaftler des Imperial College London Beweise für erhaltenes Weichgewebe von Dinosauriern gefunden, darunter Anzeichen von Kollagen in der Haut, Sehnen und Bändern moderner Tiere.

Was dies von früheren Ergebnissen unterscheidet, die ähnliche Behauptungen aufstellten, ist der Zustand der untersuchten Exemplare. Dr. Susannah Maidment sagte der BBC, dass frühere Berichte über Weichteile, die in Dinosaurierfossilien gefunden wurden, "in der Regel in Exemplaren vorkommen, die wirklich außergewöhnlich gut erhalten sind". Erhaltungszustand.

Bei den neuen Funden liegen die Fossilien jedoch seit mehr als einem Jahrhundert im Londoner Natural History Museum.

»Ich kann Ihnen nicht einmal sagen, von welchem ​​Dinosaurier sie stammen«, sagte Maidment. Die Entdeckung könnte bedeuten, dass ein solcher Weichgewebeerhalt eigentlich ein normaler Teil des Fossilisationsprozesses ist.

Die Untersuchung der Kollagenfasern könnte zu einem besseren Verständnis der Beziehung zwischen verschiedenen Dinosaurierarten führen. Maidment kommentierte auch die Möglichkeit, dass DNA in Dinosaurierfossilien gefunden werden könnte.

"Wir haben keine gefunden", sagte Maidment, fügte aber hinzu: "Ich denke, es ist unklug zu sagen, dass wir in Zukunft nie welche finden werden."

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Wissenschaftler entdecken rote Blutkörperchen und Protein in 75 Millionen Jahre alten Dinosaurierfossilien

Nur wenige Tage bevor Steven Spielberg seinen neuesten Dinosaurier-Blockbuster in Form von . veröffentlicht Jurassic World – der vierte Film der Reihe – Wissenschaftler haben bekannt gegeben, dass sie Beweise für rote Blutkörperchen und Proteine ​​gefunden haben, die in 75 Millionen Jahre alten Dinosaurierfossilien erhalten sind.

Im Original von 1993 Jurassic Park, extrahierten fiktive Wissenschaftler Dinosaurierblut aus einer in Bernstein begrabenen Mücke und verwendeten die DNA, um eine lebende Menagerie der ausgestorbenen Kreaturen zu klonen. Jetzt haben echte Wissenschaftler rote Blutkörperchen und Kollagenfasern in Dinosaurierknochen gefunden, die seit mehr als einem Jahrhundert im Natural History Museum in London aufbewahrt werden.

Obwohl es nicht das erste Mal ist, dass Wissenschaftler behaupten, Weichgewebe aus Dinosaurierfossilien zu entnehmen, ist es das erste Mal, dass Forscher dies aus schlecht erhaltenen Exemplaren mit Techniken tun, von denen sie behaupten, dass sie frei von dem Risiko einer normalen Kreuzkontamination sind.

„Wir haben gefunden, was wir für rote Blutkörperchen und Kollagenfasern halten. Alle Beweise deuten darauf hin, und es ist sehr schwierig, etwas anderes zu finden – aber wir müssen ein vernünftiges Maß an Skepsis walten lassen“, sagte Susannah Maidment vom Imperial College London, Mitglied des Forschungsteams.

However, the possibility of extracting even broken fragments of dinosaur DNA are next to impossible, Dr Maidment added.

“There is no genetic material, no evidence at all. But it would be unwise to say ‘never’ in science. Who knows what we might find if we look hard enough,” she said.

The scientists analysed eight fragments from a range of dinosaur fossils, such as the dagger-like claw of a theropod carnivore similar to Tyrannosaurus rex and the bones of a duck-billed hadrosaur and a horned stegosaurus-like species. All the specimens were so badly preserved that they were stored in the museum’s backrooms rather than being in the public galleries.

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“They were not considered to be good enough for display and as our techniques are destructive we ended up being given these rather rubbish fossils to test. However, to our surprise we found evidence of soft tissues,” Dr Maidment said.

Scanning electron microscope studies revealed that the dinosaur claw contained tiny ovoid structures with an inner, denser core, which the scientists believe are red blood cells containing cell nuclei.

“All vertebrate except mammals like us have red blood cells with nuclei. The fact that we found cells with nuclei rules out any contamination with the red blood cells of humans who may have handled the fossils,” Dr Maidment said. Further tests with a mass spectrometer showed that the red cells in the fossils have a similar organic structure to the red cells of blood from an emu, which is consistent with the idea that modern birds evolved directly from dinosaurs.

The investigations, published in the journal Nature Communications, also revealed the presence of filament-like fibres similar to collagen, a structural protein found in skin and bone.

The fibres were twisted into rope-like structures and tests showed they contained a combination of amino acids similar to collagen.

“Our study is helping us to see that preserved soft tissues may be more widespread in dinosaur fossils than we originally thought,” Dr Maidment said. “Although remnants of soft tissues have previously been discovered in rare, exceptionally preserved fossils, what is particularly exciting about our study is that we have discovered structures reminiscent of blood cells and collagen fibres in scrappy, poorly preserved fossils. This suggests that this sort of soft tissue preservation might be widespread in fossils.”


More dinosaur bones yield traces of blood, soft tissue

A scanning electron micrograph of a sliver of theropod claw reveals oval-like structures. These resemble red blood cells in living birds. Less dense, carbon-based material appears red. Denser mineralized material appears green.

S. BERTAZZO ET AL/NATURE COMMUNICATIONS 2015

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Scientists studying dinosaur evolution are finding many more bones to pick.

Researchers from London have found hints of blood and fibrous tissue in a hodgepodge of 75-million-year-old dinosaur bones. These fossils had been poorly preserved. That now suggests residues of soft tissues may be more common in dino bones than scientists had thought. Details appeared June 9 in Nature Communications.

Scientists are excited at the idea that soft tissues might still exist in most dinosaur bones. It would give them the ability to study these long-extinct animals at the cellular level. And such studies could reveal when dinosaurs switched from being cold-blooded to warm-blooded creatures.

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Explainer: How a fossil forms

Susannah Maidment is a paleontologist at Imperial College London in England. She was part of a team that has just found residues of soft tissue in slivers of eight dinosaur bones. These included a toe claw from a theropod. There also was a rib from a duckbilled dinosaur. All had been found about a century ago, mostly in Alberta, Canada. Since then, the bones had been stashed in drawers at the Natural History Museum in London.

The team used a scanning electron microscope to study the bones. This special microscope can highlight features that are just a few billionths of a meter across. The dinosaur bone images revealed what appeared to be red blood cells. A second type of powerful microscope probed the structure of some bone features. These images showed bands similar to patterns formed by collagen in animal bones today. Collagen is a fibrous protein. It is found not only in bones, but also in cartilage, tendons and other connective tissues.

Fibrous strings in this scanning electron micrograph of a dinosaur bone slice resemble calcified collagen fibers. Denser areas appear green less dense areas appear red. SERGIO BERTAZZO Chemical analyses showed the bone slices contained amino acids. These are the basic constituents of proteins. The slices also contained other molecules. Some of these molecules resembled those in the blood of an emu . Others resembled collagen from rabbit bone.

“Those results tell us that there are actual original components of blood and collagen preserved in the fossil bones,” Maidment says.

The size of a blood cell can tell scientists a lot. For example, smaller red blood cells indicate its host had a faster metabolism. (An organism’s metabolism is the set of life-sustaining chemical reactions that take place inside its cells.) Faster metabolisms are typical of warm-blooded animals.

“The ancestors of dinosaurs are thought to have been cold-blooded animals,” Maidment notes. Birds, the descendants of the dinosaurs, are warm-blooded. “This means that somewhere on the line to birds, within the dinosaur group, warm-bloodedness evolved,” she explains. “At the moment, we have no direct evidence for this transition from bones alone.”

Collins at York argues that scientists need to go beyond pointing out that amino acids and proteins exist in fossil dinosaur bones. After all, he notes, scientists have known about that since the 1970s. He says the next big advance will be extracting these preserved proteins. Doing so would allow researchers to determine the order of the amino acids in each protein. That information could help fill in the gaps in dinosaur evolution.

Preliminary studies have delivered these kind of dinosaur data. However, the results have not been reproducible, Collins says. Reproducible means another scientist should be able to recreate an experiment under the same conditions and be left with the same results. “That’s what we’re waiting for now,” Collins says.

Power Words

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amino acids Simple molecules that occur naturally in plant and animal tissues and that are the basic constituents of proteins.

birds Warm-blooded animals with wings that first showed up during the time of the dinosaurs. Birds are jacketed in feathers and produce young from the eggs they deposit in some sort of nest. Most birds fly, but throughout history there have been the occasional species that don’t.

carbon The chemical element having the atomic number 6. It is the physical basis of all life on Earth. Carbon exists freely as graphite and diamond. It is an important part of coal, limestone and petroleum, and is capable of self-bonding, chemically, to form an enormous number of chemically, biologically and commercially important molecules.

cell The smallest structural and functional unit of an organism. Typically too small to see with the naked eye,it consists of watery fluid surrounded by a membrane or wall. Animals are made of anywhere from thousands to trillions of cells, depending on their size.

cold-blooded Adjective for an animal whose body temperature varies with that of its environment.

collagen A fibrous protein found in bones, cartilage, tendons and other connective tissues.

dinosaur A term that means terrible lizard. These ancient reptiles lived from about 250 million years ago to roughly 65 million years ago. All descended from egg-laying reptiles known as archosaurs. Their descendants eventually split into two lines. They are distinguished by their hips. The lizard-hipped line became saurichians, such as two-footed theropods like T. rex and the lumbering four-footed Apatosaurus (once known as brontosaurus). A second line of so-called bird-hipped, or ornithischian dinosaurs, led to a widely differing group of animals that included the stegosaurs and duckbilled dinosaurs.

electron microscope A microscope with high resolution and magnification that uses electrons rather than light to image an object.

emu A large, flightless bird. Only the ostrich is a larger bird. The emu is native to Australia, Indonesia, the Philippines and some South Pacific islands. The animal belongs to a very primitive family within modern birds. It eats fruits, seeds and insects and tends to travel over a broad region rather than settling down in one small area.

evolution A process by which species undergo changes over time, usually through genetic variation and natural selection. These changes usually result in a new type of organism better suited for its environment than the earlier type. The newer type is not necessarily more “advanced,” just better adapted to the conditions in which it developed.

extinct An adjective that describes a species for which there are no living members.

metabolism The set of life-sustaining chemical reactions that take place inside cells. These reactions enable organisms to grow, reproduce, move and otherwise respond to their environments.

mineral The crystal-forming substances, such as quartz, apatite, or various carbonates, that make up rock. Most rocks contain several different minerals mish-mashed together. A mineral usually is solid and stable at room temperatures and has a specific formula, or recipe (with atoms occurring in certain proportions) and a specific crystalline structure (meaning that its atoms are organized in certain regular three-dimensional patterns). (in physiology) The same chemicals that are needed by the body to make and feed tissues to maintain health.

molecule An electrically neutral group of atoms that represents the smallest possible amount of a chemical compound. Molecules can be made of single types of atoms or of different types. For example, the oxygen in the air is made of two oxygen atoms (O2), but water is made of two hydrogen atoms and one oxygen atom (H2O).

paleontologist A scientist who specializes in studying fossils, the remains of ancient organisms.

proteins Compounds made from one or more long chains of amino acids. Proteins are an essential part of all living organisms. They form the basis of living cells, muscle and tissues they also do the work inside of cells. The hemoglobin in blood and the antibodies that attempt to fight infections are among the better-known, stand-alone proteins.Medicines frequently work by latching onto proteins.

red blood cells Colored red by hemoglobin, these cells move oxygen from the lungs to all tissues of the body.

reproducibility(in science) The ability of a researcher to independently recreate an experiment or study, under the same conditions, and yield the same results.

reptile Cold-blooded vertebrate animals, whose skin is covered with scales or horny plates. Snakes, turtles, lizards and alligators are all reptiles.

residue A remnant or material that is left behind after something has been removed. For instance, residues of paint may remain behind after someone attempts to sand a piece of wood or sticky residues of adhesive tape may remain on the skin after a bandage is removed or residues of chemicals may remain in the blood after exposure to a pollutant.

scanning electron microscope (SEM) A scientific instrument in which the surface of a specimen is scanned by a beam of electrons that are reflected to form an image.

theropod Usually a meat-eating dinosaur that belonged to a group whose members tended to be bipedal (walk on two legs). They ranged from small and delicately built to very large.

tissue Any of the distinct types of material, comprised of cells, which make up animals, plants or fungi. Cells within a tissue work as a unit to perform a particular function in living organisms. Different organs of the human body, for instance, often are made from many different types of tissues. And brain tissue will be very different from bone or heart tissue.

warm-blooded Adjective for animals (chiefly mammals and birds) that maintain a constant body temperature, typically above that of their surroundings.

Citations

S. Milius. “This is no cold fish!” Science News for Students. May 24, 2015.

M. Rosen. “Picture this: The real ‘early bird.’” Science News for Students. May 18, 2015.

S. Ornes. “Dinos ‘quickly’ shrunk into birds.” Science News for Students. August 11, 2014.

S. Zielinski. “Explainer: How a fossil forms.” Science News for Students. June 18, 2014.

D. Fox. “Surprise! Fossils in a flash.” Science News for Students. May 16, 2014.

S. Ornes. “Hot or cold dinos.” Science News for Students. July 12, 2012.

Original Journal Source: S. Bertazzo et al. Fibres and cellular structures preserved in 75-million-year-old dinosaur specimens. Nature Communications. Published online June 9, 2015. doi: 10.1038/ncomms8352.

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But in the latest discovery, researchers found the blood cells and fibres that appear to be collagen - a protein that makes up skin and hair - were found on badly preserved dinosaur bones

COULD SOFT TISSUE BE USED TO CLONE DINOSAURS?

With the release of Jurassic World in cinemas, the idea of cloning extinct dinosaurs from DNA extracted from insects preserved in amber is receiving new attention.

In the original Jurassic Park scientists extract 80-million-year-old DNA from mosquitoes trapped in amber.

However, recent research has shown that DNA is unlikely to ever survive that long.

But the discovery of proteins like collagen on fossilised dinosaur remains will raise hopes that it may be possible to find remaining DNA.

However, even if that is possible, the fragments will be too small to allow scientists to ever hope to build a genome complete enough to clone the ancient reptiles and bring them back to life.

Indeed, red blood cells, like those found in the most recent study, contain no genetic material at all.

With the discovery of collagen fibres - a particularly strong protein - it may be possible to reconstruct the short gene that codes for them by studying the structure of the protein.

However, even that may be pushing what is possible as the level of preservation may not be good enough.

Palaeontologists now hope the discovery of the red blood cells could allow them to finally answer questions about the metabolic rate of the extinct animals and help determine how active they were.

Scientists have long debated whether dinosaurs were warm or cold blooded, with them often being portrayed as sluggish, cumbersome creatures.

By comparing the red blood cells with other species it may be possible to determine relative metabolic rates of the creatures.

Dr Susannah Maidment, a junior research fellow at Imperial College London who was one of the authors of the research, said: 'Our study is helping us to see that preserved soft tissue may be more widespread in dinosaur fossils than we originally thought.

'Although remnants of soft tissues have previously been discovered in rare, exceptionally preserved fossils, what is particularly exciting about our study is that we have discovered structures reminiscent of blood cells and collagen fibres in scrappy, poorly preserved fossils.

'This suggests that this sort of soft tissue preservation might be widespread in fossils.

'Early indications suggest that these poorly preserved fossils may be useful pieces in the dinosaur jigsaw puzzle to help us to understand in more detail how dinosaurs evolved into being warm blooded creatures, and how different dinosaur species were related.'

To conduct their study the researchers, whose work is published in the journal Nature Communications, used scanning electron microscopes to examine eight dinosaur fossils.

This colour scanning electron microscope reveals the long mineralised fibres that scientists believe may be collagen. They obtained this from the fossilised rib bone of an unknown species of dinosaur. It was produced by combining three images obtained using different kinds of detectors

Scientists found red blood cell like structures on this ungual claw from an unknown species of theropod. They believe comparing these cells with other species will allow them to learn about dinosaurs metabolic rate

These included a claw from a predatory theropod and bones from several unidentified hadrosaurs.

They used ion beams to slice into each fossil and observe the internal structure of the fossils.

They then compared the ancient soft tissue to blood samples taken from an Emu and found that the fossilised material resembeled red blood cells.

Proteins are also extremely rare in fossils of this age as they usually break down after around four million years, but the scientists discovered what appears to be collagen fibres.

This 3D reconstruction from scanning electron microscope images of the red blood cells found in the fossils. Each suspected cell is shown in a different colour to make it stand out

This video shows the 3D reconstruction of the red blood cells found on the fossilied bones. Each cell is shown in a different colour (Credit: Bertazzo et al/Nature Communications)

If they are able to further analyse the material it may even reveal how it compares to modern animals and perhaps even reconstruct a fragment of the creature's DNA.

Writing in the journal, the researchers said they hoped their findings would encourage researchers to re-examine other dinosaur fossils for signs of soft tissue.

The said: 'Incredibly, none of the samples showed external indicators of exceptional preservation and this strongly suggests that the preservation of soft tissues and even proteins is a more common phenomenon than previously accepted.'

Dr Sergio Bertazzo, another author who worked on the study at Imperial College London, said: 'We still need to do more research to confirm what it is that we are imaging in these dinosaur bone fragments, but the ancient tissue structures we have analysed have some similarities to red blood cells and collagen fibres.

'If we can confirm that our initial observations are correct, then this could yield fresh insights into how these creatures once lived and evolved.'

Dr Sergio Bertazzo (shown above) and his colleagues discovered the soft tissue on dinosaur bones that had been sitting in storage at the Natural History Museum as part of a larger collection for 100 years


Scientists break 75-million-year-old dinosaur fossils and find blood cells

Biomedical materials scientist Sergio Bertazzo examines a fossil at the Natural History Museum of London.

Scientists analyzing fragments of poorly preserved dinosaur bones excavated more than a century ago have discovered what appear to be red blood cells and collagen fibers, soft tissues that thus far have only found rarely, on extremely well-preserved fossils.

The discovery -- which suggests that soft tissue remnants may be more widespread than thought in dinosaur bones -- was something of an accident, said Susannah Maidment, a junior research fellow in the department of earth science and engineering at Imperial College London and co-lead author of a study describing the find published Tuesday in the journal Nature Communications.

Maidment had met fellow lead author Sergio Bertazzo, a biomedical materials scientist also at Imperial College London, at a conference. Maidment studies the skeletons of dinosaurs such as stegosaurus and triceratops Bertazzo, the microscopic properties of living tissues such as human heart valves. As they discussed their work, Maidment was intrigued. Perhaps using Bertazzo’s high-powered microscopes to take a close look at bone crystals in fossils could help her understand the mechanical stresses the ancient beasts’ bodies endured.

“I was wondering, has anyone put dinosaur bone under there?” Maidment recalled. “Let’s just see what happens.”

It took some time for the scientists to convince a museum to allow them to break off pieces of ancient dinosaur bone for the experiment. But eventually Maidment and Bertazzo obtained a claw from a meat-eating dinosaur, estimated to be 75 million years old and discovered at the Dinosaur Park formation in Alberta, Canada, from curators at the National History Museum of London.

Bertazzo stuck a tiny sample tweezed off of the claw onto a scanning electron microscope. He didn’t find the bone crystals Maidment hoped to see, but within a couple of hours he found something else that got him excited.

“I received a series of increasingly frantic messages from him,” Maidment recalled. “‘I need to talk to you,’ . ‘I need to talk to you!’ . ‘I really need to talk to you!’”

Bertazzo had seen striking oval formations in the sample, which he thought were red blood cells. As a paleontologist, Maidment was skeptical -- thus far, only exceptionally well-preserved fossils had included soft tissue. Scientists believed such protein molecules could not survive for more than 4 million years.

So the team started working to eliminate various possibilities. They compared the oval structures to cells in modern bird blood, contributed by a friend of Maidment’s who “happened to have an emu in his freezer,” and found similarities in shape.

Using a machine known as a focused ion beam to cut clean nanoscale slices through the possible cells and looking at them again under the electron microscope, the scientists found a dense internal structure that looked like a nucleus. This provided more evidence that the red blood cells weren’t a result of contamination. Red blood cells from mammals, including humans, don’t have nuclei. Those from other animals, such as reptiles and birds, do.

At one point, Maidment asked a specialist in fungi what the “spores” in the sample were.

“She said, ‘I don’t know -- they look like blood cells,’” Maidment said.

The collagen was discovered in another sample, a bit of rib from an undetermined dinosaur dating from around the same period of time. Bertazzo was again using the ion beam to slice into the fossil, hoping to examine what had happened to holes in the bones where the collagen should have been when the dinosaur was alive.

Looking at the slice with the electron microscope, he found fibers with distinctive black and white banding -- a signature of collagen that arises from its protein structure. That the banding was still visible, Maidment said, provided evidence that the protein was intact and the collagen had been well-preserved. When the team analyzed the chemical makeup of the purported blood cells and collagen using a mass spectrometer, they found similarities to emu blood and a modern rabbit bone.

In the end, they were reasonably convinced they had found ancient blood and collagen. “Neither Sergio nor I can figure out what else these might be,” Maidment said.

Assessing eight samples from the museum in all, Bertazzo and Maidment and their co-authors were able to find blood cells in two and collagen in three, suggesting that there might be a lot of soft tissue lurking in old fossils. Such a potentially large supply of dinosaur blood and collagen could help paleontologists refine their knowledge of the ancient beasts’ natural history, Maidment said.

Red blood cell size, for instance, is known to correlate with an animal’s warm-bloodedness: the smaller the cell, the higher the animal’s metabolic rate. At some point, dinosaurs -- whose ancestors were cold-blooded reptiles and whose descendents are warm-blooded birds -- probably evolved to become warm-blooded. If scientists could find red blood cells in different types of dinosaurs and measure the cells’ size, they might be able to pinpoint where and when a transition from cold-bloodedness to warm-bloodedness occurred. Getting a better idea of particular animals’ metabolic rates might also help paleontologists understand how they would have behaved when they were alive.

Similarly, scientists might be able to use collagen, which is unique in every animal, as a sort of fingerprint to help them work out the relationships between creatures -- much in the same way researchers use DNA in younger samples to understand relatedness between individuals and species.

Today, scientists use bone structure to try to understand the dinosaur family tree having the collagen fingerprint information would bring an independent, “fresh set of data” to the discussion, Maidment said.

For now, she added, she and Bertazzo would like to look for blood and collagen in older bones, and in fossils preserved in different types of burial environments.