В костях нескольких динозавров
2.1. Характеристика публикаций
Основная публикация М. Швейцер с тремя соавторами (в том числе с шефом – профессором Джеком Хорнером) 2005 г. [9] посвящена исследованию кости одного из тираннозавров. Подробная методика и дополнительные результаты по другим ящерам, тщательно изложенные, представлены в приложении к «Science» on-line [11]. Как статья, так и приложение к ней очень насыщены иллюстративным материалом. В том числе включена масса микрофотографий тканей и клеток под микроскопом; почти каждый рисунок состоит из ряда отдельных фото (вплоть от A до F) тканей, сосудов и клеточных структур. Большинство фотографий – цветные, и отчетливо видно, что ткани и клетки имеют характерное окрашивание. В последнем факте каждый может убедиться, поскольку и статья [9], и приложение к ней [11] в полном виде помещены в Интернет. Мы же позволим себе привести только один характерный объединенный рисунок (ниже).
Другая работа М. Швейцер с соавторами за 2005 г. также опубликована в «Science» [10]; она является как бы «практическим приложением» факта обнаружения мягких тканей в кости тираннозавра, что позволило впервые в мире определить пол динозавра по его костяку и подтвердить близость динозавров и птиц.
Как и предыдущая работа М. Швейцер с соавторами 1997 г. [2], публикации в «Science» за 2005 г. [9–11] производят впечатление высокого профессионализма исполнителей, хотя на этот раз автор представленного вам обзора не является специалистом конкретно по микроструктурам тканей. Впрочем, работа и иллюстрации к ней выполнены так, что не надо быть столь уж узким знатоком, чтобы оценить достоверность результатов.
2.2. Исследованные объекты
В 2003 г. в породе мягкого песчаника в отложениях горного массива в штате Монтана (на севере Соединенных Штатов у границы с Канадой) был обнаружен скелет Tyrannosaurus Rex как совокупность отдельных элементов. Он получил музейный индекс MOR 1125 (аббревиатура начальных букв названия «Музей экспонатов Скалистых гор» – «Museum of the Rockies specimen»). Хотя некоторые кости были несколько деформированы и раздроблены, сохранность костяка оказалась отменной. MOR 1125 представляет собой останки относительно небольшого индивидуума. Оцененный возраст животного на время смерти составил 18±2 года [9].
Исследование этого образца изложено в основной части работы [9], а в приложении к ней on-line [11] помещены в том числе результаты изучения хорошо сохранившихся костей еще трех динозавров: тираннозавров под индексами FMNH-PR-2081и MOR 555, а также гадрозавра MOR 794 (Brachylosaurus; утконосый динозавр позднего мелового периода). MOR 555 – это экземпляр, обнаруженный в 1990 г. в том же месте, что и MOR 1125. Его М. Швейцер с соавторами исследовали еще в 1997 г. [2, 3]. Где обнаружили останки остальных динозавров, не указано, но, вероятно, тоже в Скалистых горах, поскольку они были взяты из того же музея.
2.3. Краткая методика
Небольшие фрагменты костной ткани выделяли из костей в антисептических условиях. Ткани деминерализовали, помещая их на 7 дней в концентрированный – 0,5 моль/л раствор (около 19%) этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), pH 8,0 [11]. Раствор меняли ежедневно. ЭДТА представляет собой хелатирующий реагент, который связывает кальций и магний (а также многие другие металлы), удаляя, таким образом, из кости неорганическую составляющую.
Уяснение методики деминерализации весьма важно, поскольку даже в научной литературе, посвященной обсуждению результатов М. Швейцер и др., имеются ошибки. Так, в том же журнале «Science» за 2005 г. помещен комментарий некоего E. Stokstad, который неграмотно обозвал раствор ЭДТА при pH 8,0 «слабой кислотой» [13]. Но это не кислотный раствор (просто исходный реактив так называется – этилендиаминтетрауксусная кислота; используется же ее динатриевая соль), на что указывает и слабощелочная pH, равная 8,0. Механизм деминерализации в кислоте и в ЭДТА различен; более того, сомнительно, что даже в слабой кислоте при столь длительной инкубации могли бы сохраниться окрашенные тканевые и клеточные структуры.
Когда автору представленного вам обзора впервые сообщили о результатах М. Швейцер и др. [9], то была упомянута «кислота». Это сразу вызвало сомнения в достоверности дальнейшего рассказа.
Материал, полученный после деминерализации, промывали, фиксировали и затем микроскопировали под световым (иммерсионным) и электронным микроскопами для идентификации микроструктур. В некоторых случаях препараты окрашивали красителем, специфичным для клеточных ядер [11].
Однако авторы [9–11] не ограничились гистологией и цитологией. Ими была проведена и экстракция белкового (пептидного) материала из кости тираннозавра MOR 1125. На стандартной методике приготовления экстракта мы останавливаться не будем, скажем только, что его использовали для детекции фрагментов белков с помощью коммерческих (т.е. тех, которые изготовляют фирмы) препаратов антител к коллагену I цыпленка и к остеокальцину быка. Реакцию проводили путем иммуноферментного анализа (ELISA). При этом авторами были соблюдены все приходящие на ум контроли: помимо стандартных контролей, исследовали взаимодействие антител и с экстрактом из окружающей кость породы, и с экстрактом из растительного материала, ассоциированного с образцом.
Наконец, для деминерализованных костных препаратов проводили анализ составляющих их химических элементов.
В качестве образца сравнения использовали кости современных нам страуса и цыпленка [11].
2.4. Полнота деминерализации образцов. Химический состав
Нас, понятно, должен весьма занимать этот вопрос. Что осталось у исследователей после недельной деминерализации – только органическая компонента или же значительное количество и неорганической? Ответ на этот вопрос дает табл. 1 из [11].
Таблица 1. Химический состав деминерализованных препаратов из костей тираннозавра MOR1125 и страуса (% от суммарного атомного состава)
| Элемент | Атом%, MOR 1125 | Атом%, страус |
| С | 55,56 | 53,29 |
| Ca | Не идентифицирован | 0,29 |
| Ti | 0,69 | 0,47 |
| O | 21,18 | 38,88 |
| Fe | 2,86 | Не идентифицирован |
| F | 1,95 | Не идентифицирован |
| Zn | 0,81 | 0,65 |
| Na | 1,56 | |
| Al | 0,7 | 0,19 |
| Au | 1,57 | 0,88 |
| Si | 9,26 | 4,12 |
| P | 0,77 | Не идентифицирован |
| Cl | 1,19 | 0,11 |
| K | 1,8 | 1,12 |
Как видно из табл. 1, в обоих случаях углерод составляет более половины материала, а, значит, препараты содержат преимущественно органику. Есть и кремний, но он есть и в образце от страуса, хотя, конечно, в меньшем количестве, чем для тираннозавра. Но мы все-таки не можем сбрасывать со счетов, что последний какое-то время покоился в недрах горной породы. Кальций из кости ящера удалился при деминерализации несколько лучше, чем из кости страуса, зато железо и фтор – наоборот. В целом же мы можем сделать тот же вывод, что и сами исследователи [11]: состав препаратов тираннозавра и страуса очень похож.
2.5. Сосуды
При исследовании деминерализованных образцов из трех тираннозавров под микроскопом выявилась разветвленная сосудистая сеть: прозрачные, гибкие, полые кровеносные сосуды. Эти сосуды проявляли упругость при манипуляциях. При повторяющихся циклах дегидратации – регидратации они все еще оставались эластичными. Был сделан вывод, что «мягкие ткани динозавра могут сохранять некоторую первоначальную гибкость, эластичность и упругость» [9].
Сохранность для различных образцов, конечно, варьировала; некоторые сосудистые структуры имели определенную степень «закристаллизованности». Однако прозрачные гибкие сосуды выявлялись у всех трех тираннозавров (см. ниже рисунок, а, б). В то же время, в образцах из кости гадрозавра сосуды сохранились плохо: они были «фрагментарны и сильно изменены». Забегая вперед скажем, что, тем не менее, именно у гадрозавра почему-то лучше сохранились остеоциты по сравнению с тираннозаврами [11].
Сосуды, сходные по диаметру, строению и виду, были получены из современной кости страуса при ее деминерализации коллагеназой, удаляющей плотный волокнистый коллагеновый костный матрикс (органическое сетчатое образование) [9, 11].
2.6. Эритроцитоподобные структуры
Внутри видимых сосудов имели место включения, которые при увеличении разрешения оказались весьма похожими на эритроциты. (Напомним, что у земноводных, пресмыкающихся и птиц, в отличие от млекопитающих, зрелые эритроциты имеют ядра.) Для этих образований имело место характерное окрашивание (от темнокрасного до темнокоричневого) и темные ядерно-подобные включения (рисунок, в, г). Вновь картина была аналогичной виду эритроцитов страуса и цыпленка [9, 11].
Отчетливые эритроцитоподобные структуры (да что уж говорить – эритроциты – см. рисунок, в) были выявлены в образцах костной ткани трех тираннозавров. У гадрозавра же эритроциты по сравнению с его остеоцитами производили гораздо худшее впечатление.
Здесь мы должны вернуться к результатам работы М. Швейцер и др. 1997 г., часть которой была опубликована в научно-популярном журнале «Earth» [3]. Тогда они тоже сообщили о том, что видели эритроциты в кости тираннозавра MOR 555. Однако в то время М. Швейцер с соавторами, по-видимому, не проводили деминерализацию, а просто детектировали под микроскопом срезы «недоокаменевшей» кости.
Тогда, в 1997 г. и позднее, их результаты подверглись жесткой критике за «рекламность» (подробнее про возню вокруг «Крови из камня» см. в нашем более раннем обзоре [1]). И М. Швейцер в своих публикациях те результаты никогда более не упоминала. Но теперь, в свете ее исследований 2005 г. [9, 11], отрицать наличие эритроцитов в костной ткани того тираннозавра MOR 555 уже невозможно.
Напомним также, что доктор Р. Павлички с соавторами еще в 1966 г. обнаружили, как они указали, «сосуды и клетки» в кости динозавра [5]. В своей публикации 1998 г. они подтвердили данный факт – под электронным микроскопом детектировались сосуды и, внутри них, эритроцитоподобные образования в костной ткани динозавра возрастом «80 млн. лет» [8].
Как уже упоминалось, ранее я вплоть до 2005 г. [9] не видел, чтобы доктор Мэри Швейцер цитировала статьи доктора Р. Павлички. Доктора Павлички для нее как будто бы не существовало, на что я обратил свое негодование еще в предыдущем обзоре [1]. Однако ныне, в 2005 г., две его работы [5, 8] удостоились цитирования в [9]. Это достижение. Не перевели ли случайно доктору Мэри мой обзор [1] на английский язык?
2.7. Остеоцитоподобные структуры
В костях всех четырех динозавров в [9, 11] обнаружены остеоциты, да не просто – а в ряде случаев с ядрами и с филоподиями-«ножками» (см. рисунок, д, е). У MOR 1125 они могли выходить из ткани в раствор, в то время как для других образцов такого не наблюдалось.
Но доктор Р. Павлички снова оказался впереди: он описал остеоциты в костях динозавра еще в 1995 г. [7].
В табл. 2 представлена объединенная сводка данных по идентификации сосудистых и клеточных структур в костях динозавров возрастом в «десятки миллионов лет».
Таблица 2.
Идентификация тканевых и клеточных структур в костях различных динозавров
| Показатель | Тираннозавр MOR 1125 | Тираннозавр MOR 555 | Тираннозавр FMNH-PR-2081 | Гадрозавр MOR 794 * | Динозавр доктора Павлички |
| Сосуды | + | + | + | – | + |
| Эритроциты | + | + | + | – | + |
| Остеоциты | + | + | + | + | + |
* В образцах кости гадрозавра сосуды с содержимым сохранились среди всех объектов наихудшим образом, зато остеоциты – наилучшим.
На рисунке приведены избранные фотографии микроструктур из деминерализованных костей различных динозавров [11].
 |
Рисунок: Сосудистые и ядерные микроструктуры из деминерализованных костей динозавров
Гибкие, прозрачные, разветвленные сосуды (а, б); фрагмент сосуда в прозрачном упругом костном матриксе (в); содержимое этого сосуда – эритроциты с ядрами (г); остеоциты в матриксе (д); изолированный остеоцит с филоподиями-«ножками» (е).
2.8. Фрагменты белков в костях тираннозавра
В данном случае был исследован один образец – MOR 1125. Для препаратов из костной ткани этого тираннозавра, из окружающей ее породы и ассоциированных с ней растительных остатков, а также для образцов из костей цыпленка и страуса, проводили реакции с антителами к коллагену I цыпленка и к остеокальцину быка. Обнаружено, что контрольные образцы (порода и растения) не связывались с антителами. Препарат же тираннозавра давал очень отчетливые реакции в обоих случаях, хотя, конечно, более слабые, чем для образцов современных нам цыпленка и страуса [11].
Таким образом, в кости тираннозавра имеются не распавшиеся до конца фрагменты коллагена и остеокальцина.
Коллаген (белок соединительной ткани) представляет собой весьма устойчивую к внешним воздействиям молекулу с очень жесткой структурой. Поэтому неудивительно, что коллаген и похожий кератин (белок шерсти и волос) сохраняются лучше всего, и их часто обнаруживают в ископаемых остатках (см. в [1]).
Остеокальцин (низкомолекулярный белок костей) также весьма устойчив, в частности, термостабилен. Если его инкубировать при 165°C в течение 5,3 ч, то он распадается только на 90% [14]. Но, как отмечалось в [1], с предельным временем его сохранения, согласно данным молекулярных палеонтологов, получается какая-то чехарда. Например, в костях бизона с оцененным возрастом в 300.000 лет содержание остеокальцина падало по сравнению с уровнем в кости современной коровы в 2500 раз и было почти следовым – 0,0001 мг на 1 кг кости [14]. И, в то же время, G. Muyzer et al. в 1992 г. в журнале «Geology» сообщили, что им удалось иммунохимическим методом детектировать остеокальцин в костях четырех динозавров мелового и даже юрского периода [15] (эту работу доктор Мэри постоянно цитирует). А теперь мы видим, что М. Швейцер с соавторами обнаружила остеокальцин в костях тираннозавра. Уместно привести все соответствующие данные (табл. 3).
Таблица 3.
Определение остеокальцина в ископаемых костях иммунохимическими методами
| Объект | Оцененный возраст | Ссылка |
| Кости бизона | 120 тыс. лет; первоначальный уровень* снижен в 28 раз | [14] |
| 300 тыс. лет; первоначальный уровень* снижен в 2500 раз; содержание – 0,0001 мг на 1 кг кости | ||
| Кости четырех динозавров мелового и верхнеюрского периодов** | 73–140 млн. лет*** | [15] |
| Кости Tyrannosaurus Rex | 65–67 млн. лет | [9, 11] |
* по сравнению с содержанием остеокальцина в костях современной коровы.
** Для останков еще двух динозавров получены негативные результаты.
*** «140 млн. лет» – нами взята верхняя временная граница для Юрского периода.
Ранее, в [1] мы могли рассматривать в качестве аргумента «чехарды» возрастов только данные G. Muyzer et al., 1992 [15], но ныне, как видим, прибавилась и работа 2005 г. [9, 11]. Подкрепилось недоумение: как же остеокальцин сохранился в костях динозавров, оцененный возраст которых больше в 200–460 раз, чем возраст костей ископаемого бизона, если в последних белок остался только в следовых количествах? (Чувствительность же использованных иммунохимических методов анализа практически одинакова.) Можно ли поверить в столь различные условия хранения? Даже если все динозавры М. Швейцер, откопанные в одних и тех же горах Монтаны, вдруг когда-то попали в локальные чрезвычайно благоприятные условия хранения, то как нам быть с другими динозаврами, изученными G. Muyzer et al.? И с польским динозавром доктора Р. Павлички?
Все эти вопросы ни в коей мере не обсуждаются в работах молекулярных палеонтологов, вернее, я ничего подобного не обнаружил. И нам остается сделать единственно логичное предположение, согласно которому динозавры и бизоны жили одновременно или почти одновременно.
2.9. Шок молекулярных палеонтологов
Итак, в костях динозавров, если в них «покопаться», то как правило обнаруживаются сосуды, эритроциты и остеоциты. И остатки остеокальцина с коллагеном, не считая гемоглобина. «По нашему, это шок». В такое же состояние впала и доктор Мэри Швейцер. Она долго не могла поверить своим глазам, увидев сосуды и клетки с ядрами. Как отмечается в комментарии к публикации 2005 г. в «Science» [13]: «Когда окаменелость распалась, то остались прозрачные сосуды. «Это был полный шок», – рассказывала Швейцер. – «Я не поверила, пока мы не повторили опыты 17 раз».
17 раз, это, знаете, с позиции научной повторности (и не только применительно к палеонтологии) очень неплохо. Даже хорошо.
«Удивительное рядом». Но никто, кроме представителей так называемой «желтой прессы», не осмелился пойти в своих рассуждениях до логичного конца (во всяком случае, автор представленного обзора более нигде таких рассуждений в англо- и русскоязычном Интернете, а также в статьях самой М. Швейцер, не обнаружил). На сайте же под эпатирующим названием «Желтая пресса», в разделе «Наука», сказано с прямотою римлянина: «Как говорят некоторые ученые, подобные открытия могут сделать любые исследователи, которые рискнут поломать найденные кости динозавров. Скорее всего, мягкие ткани сохранились почти во всех из них» [16]. Какие-такие «ученые» осмелились на указанное заключение, в статье [16] не сказано. Может быть, безымянный автор [16] придумал данных ученых сам, однако ход его мысли характерен. Нам придется присоединиться к мнению представителя «желтой прессы».