Dinosaur Shocker
Sympatycznie ubrana w niebieskie spodnie Capri i bluzkę bez rękawów, z długimi włosami opadającymi na nagie ramiona, Mary Schweitzer siedzi przy mikroskopie w przyciemnionym laboratorium, jej twarz oświetlona jest jedynie przez świecący ekran komputera pokazujący sieć cienkich, rozgałęziających się naczyń. Tak jest, naczynia krwionośne. Od dinozaura. „Ho-ho-ho, jestem podekscytowany-e-e-e-e-d,” chichocze. „Jestem, tak jakby, naprawdę podekscytowana.”
Po 68 milionach lat w ziemi Tyrannosaurus rex znaleziony w Montanie został wykopany, jego kość nogi została połamana 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 rzeczywiście wielka wiadomość w zeszłym roku, kiedy Schweitzer ogłosiła, że odkryła naczynia krwionośne i struktury, które wyglądały jak całe komórki wewnątrz tej kości T. rex – pierwsza obserwacja tego rodzaju. Odkrycie to wprawiło w zdumienie kolegów, którzy nigdy nie wyobrażali sobie, że nawet śladowa ilość wciąż miękkiej tkanki dinozaura może przetrwać. W końcu, jak powie każdy podręcznik, kiedy zwierzę umiera, tkanki miękkie, takie jak naczynia krwionośne, mięśnie i skóra, rozkładają się i z czasem zanikają, podczas gdy tkanki twarde, takie jak kości, mogą stopniowo pozyskiwać minerały ze środowiska i stawać się skamielinami. Schweitzer, jeden z pierwszych naukowców wykorzystujących narzędzia nowoczesnej biologii komórki do badania dinozaurów, obalił konwencjonalną mądrość pokazując, że niektóre twarde jak skała skamieniałości sprzed dziesiątków milionów lat mogą mieć pozostałości tkanek miękkich ukryte w swoim wnętrzu. „Powodem, dla którego nie odkryto tego wcześniej, jest to, że żaden prawomyślny paleontolog nie zrobiłby tego, co Mary zrobiła ze swoimi okazami. Nie zadajemy sobie tyle trudu, by wykopać te rzeczy z ziemi, by potem zniszczyć je w kwasie” – mówi paleontolog dinozaurów Thomas Holtz Jr, z University of Maryland. „To wspaniała nauka”. Obserwacje mogą rzucić nowe światło na to, jak dinozaury ewoluowały i jak działały ich mięśnie i naczynia krwionośne. A nowe odkrycia mogą pomóc rozstrzygnąć długotrwałą debatę na temat tego, czy dinozaury były ciepłokrwiste, zimnokrwiste – lub oba.
W międzyczasie badania Schweitzera zostały porwane przez kreacjonistów „młodej ziemi”, którzy upierają się, że tkanka miękka dinozaurów nie mogła przetrwać milionów lat. Twierdzą oni, że jej odkrycia wspierają ich przekonanie, oparte na ich interpretacji Księgi Rodzaju, że Ziemia ma tylko kilka tysięcy lat. Oczywiście, nie jest niczym niezwykłym, że paleontolog różni się z kreacjonistami. Ale kiedy kreacjoniści przeinaczają dane Schweitzera, bierze to do siebie: określa siebie jako „całkowitego i kompletnego chrześcijanina”. Na półce w jej biurze stoi tabliczka z wersetem ze Starego Testamentu: „Znam bowiem plany, jakie mam względem ciebie”, oświadcza Pan, „plany, które mają ci sprzyjać, a nie szkodzić, plany, które mają dać ci nadzieję i przyszłość.”
Być może nieortodoksyjne podejście Schweitzera do paleontologii można przypisać jej okrężnej ścieżce kariery. Dorastając w Helena, Montana, przeszła przez fazę, w której, jak wiele dzieci, była zafascynowana dinozaurami. Już w wieku 5 lat ogłosiła, że zostanie paleontologiem. Ale najpierw ukończyła studia w zakresie zaburzeń komunikacyjnych, wyszła za mąż, urodziła trójkę dzieci i przez krótki czas uczyła licealistów biologii. W 1989 roku, kilkanaście lat po ukończeniu college’u, uczestniczyła w zajęciach na Uniwersytecie Stanowym Montany prowadzonych przez paleontologa Jacka Hornera z Muzeum Gór Skalistych (Museum of the Rockies), obecnie oddziału Smithsonian Institution. Wykłady te na nowo rozbudziły jej pasję do dinozaurów. Wkrótce potem wygadała się na stanowisko wolontariuszki w laboratorium Hornera i rozpoczęła starania o doktorat z paleontologii.
Początkowo myślała, że będzie badać, jak mikroskopowa struktura kości dinozaurów różni się w zależności od tego, ile waży zwierzę. Ale potem nastąpił incydent z czerwonymi plamami.
W 1991 roku Schweitzer próbowała badać cienkie plasterki kości 65-milionowego T. rexa. Miała trudności z przyklejeniem plasterków do szklanego szkiełka, więc zwróciła się o pomoc do biologa molekularnego na uniwersytecie. Biolog, Gayle Callis, przypadkiem zabrała slajdy na konferencję weterynaryjną, gdzie ustawiła starożytne próbki do obejrzenia przez innych. Jeden z weterynarzy podszedł do Callis i powiedział: „Czy wiesz, że w tej kości masz czerwone krwinki?”. Oczywiście, pod mikroskopem okazało się, że kość była wypełniona czerwonymi krążkami. Później Schweitzer wspomina: „Patrzyłem na to i patrzyłem na to i pomyślałem, to nie może być to. Czerwone krwinki nie zachowują się.”
Schweitzer pokazał slajd Hornerowi. Kiedy po raz pierwszy znalazła struktury wyglądające jak czerwone krwinki, powiedziałem: „Tak, tak właśnie wyglądają”, wspomina jej mentor. Pomyślał, że to możliwe, iż są to czerwone krwinki, ale dał jej pewną radę: „Teraz zobacz, czy możesz znaleźć jakieś dowody, aby pokazać, że to nie jest to, czym są.”
To, co znalazła zamiast tego był dowód hemu w kości- dodatkowe wsparcie dla idei, że były to czerwone krwinki. Heme jest częścią hemoglobiny, białka, które przenosi tlen we krwi i daje czerwonym krwinkom ich kolor. „Bardzo mnie to zaciekawiło, jeśli chodzi o wyjątkową konserwację” – mówi. Jeśli cząstki tego jednego dinozaura były w stanie przetrwać 65 milionów lat, to może podręczniki myliły się co do skamieniałości.
Schweitzer ma skłonności do autodeprecjacji, twierdząc, że jest beznadziejna w komputerach, pracy laboratoryjnej i rozmowach z nieznajomymi. Ale koledzy podziwiają ją, mówiąc, że jest zdeterminowana i pracowita i opanowała szereg skomplikowanych technik laboratoryjnych, które są poza umiejętnościami większości paleontologów. A zadawanie nietypowych pytań wymagało nie lada nerwów. Jeśli wskażesz jej jakiś kierunek i powiesz: „Nie idź tą drogą”, ona jest osobą, która zapyta: „Dlaczego?”, a potem pójdzie i sama to sprawdzi” – mówi Gregory Erickson, paleobiolog z Florida State University. Schweitzer podejmuje ryzyko, mówi Karen Chin, paleontolog z University of Colorado. „To może być duży zysk lub może to być po prostu rodzaj ho-hum projektu badawczego.”
W 2000 roku, Bob Harmon, szef ekipy terenowej z Museum of the Rockies, jadł swój lunch w odległym kanionie Montany, kiedy spojrzał w górę i zobaczył kość wystającą ze skalnej ściany. Okazało się, że kość ta jest częścią prawdopodobnie najlepiej zachowanego T. rex na świecie. Przez następne trzy lata robotnicy stopniowo usuwali dinozaura z urwiska. Na cześć Harmona nazwali go B. rex i nadali mu przydomek Bob. W 2001 roku część dinozaura i otaczającej go ziemi została pokryta gipsem w celu jej ochrony. Paczka ważyła ponad 2,000 funtów, co okazało się przekraczać możliwości helikoptera, więc podzielono ją na pół. Jedna z kości nogi B. rexa została rozbita na dwa duże kawałki i kilka fragmentów – dokładnie to, czego Schweitzer potrzebowała do swoich badań w mikroskali.
Okazało się, że Bob został błędnie nazwany. „To dziewczynka i jest w ciąży”, wspomina Schweitzer, mówiąc swojemu laborantowi, gdy oglądała fragmenty. Na pustej wewnętrznej powierzchni kości udowej Schweitzer znalazła skrawki kości, które dostarczyły zaskakującej ilości informacji o dinozaurze, który je stworzył. Kości mogą wydawać się stabilne jak kamień, ale w rzeczywistości podlegają ciągłym zmianom. Kobiety w ciąży wykorzystują wapń ze swoich kości do budowy szkieletu rozwijającego się płodu. Zanim samice ptaków zaczną składać jaja, na wewnętrznej stronie nóg i innych kości tworzą bogatą w wapń strukturę zwaną kością śródręcza, którą wykorzystują w okresie lęgowym do budowy skorupek jaj. Schweitzer studiowała ptaki, więc wiedziała o kości śródręcza, i to jest to, co wyobrażała sobie, że widzi w tym okazie T. rex.
Większość paleontologów zgadza się teraz, że ptaki są najbliższymi żyjącymi krewnymi dinozaurów. W rzeczywistości mówią, że ptaki są dinozaurami – kolorowe, niezwykle różnorodne, słodkie, małe pierzaste dinozaury. Teropody z lasów jurajskich żyją dalej w złotej rybce odwiedzającej podwórkowy karmnik, tukanach z tropików i strusiach przemierzających afrykańską sawannę.
Aby zrozumieć swoją kość dinozaura, Schweitzer zwróciła się do dwóch najbardziej prymitywnych żyjących ptaków: strusi i emusów. Latem 2004 roku poprosiła kilku hodowców strusi o kości samic. Miesiące później zadzwonił jeden z hodowców. „Nadal potrzebujecie tej pani strusi?”. Martwy ptak leżał w łyżce koparki rolnika przez kilka dni w upale Północnej Karoliny. Schweitzer i dwaj koledzy zebrali nogę z pachnącej tuszy i zawieźli ją z powrotem do Raleigh.
As far as anyone can tell, Schweitzer was right: Bob dinozaur naprawdę miał zapas kości śródręcza, kiedy umarła. Praca opublikowana w Science w czerwcu zeszłego roku przedstawia mikroskopowe zdjęcia kości śródręcza strusia i emu obok siebie z kością dinozaura, pokazując niemal identyczne cechy.
W trakcie dalszego testowania fragmentu kości B. rex, Schweitzer poprosiła swoją laborantkę, Jennifer Wittmeyer, by umieściła go w słabym kwasie, który powoli rozpuszcza kości, w tym skamieniałe kości – ale nie tkanki miękkie. Pewnego piątkowego wieczoru w styczniu 2004 roku, Wittmeyer była w laboratorium jak zwykle. Wyjęła skamieniały chip, który był w kwasie przez trzy dni i włożyła go pod mikroskop, by zrobić zdjęcie. „Był tak bardzo wygięty, że nie mogłam ustawić ostrości” – wspomina Wittmeyer. Użyła szczypiec, aby go spłaszczyć. „Moje kleszcze jakby zagłębiły się w nim, zrobiły małe wgłębienie, a on z powrotem się zwinął. Byłam jak, przestań!” W końcu, przez swoją irytację, zdała sobie sprawę, co ma: fragment miękkiej tkanki dinozaura, który pozostał po rozpuszczeniu się otaczającej go mineralnej kości. Nagle Schweitzer i Wittmeyer mieli do czynienia z czymś, czego nikt inny nigdy nie widział. Przez kilka tygodni, powiedział Wittmeyer, to było jak Boże Narodzenie każdego dnia.
W laboratorium, Wittmeyer wyjmuje teraz naczynie z sześcioma przedziałami, z których każdy trzyma małą brązową kropelkę tkanki w przezroczystym płynie, i umieszcza je pod obiektywem mikroskopu. Wewnątrz każdego okazu znajduje się delikatna sieć prawie przezroczystych rozgałęzionych naczyń – tkanka samicy Tyrannosaurus rex, która 68 milionów lat temu przemierzała lasy, przygotowując się do złożenia jaj. Z bliska, naczynia krwionośne tej samicy i jej strusich kuzynów wyglądają niezwykle podobnie. Wewnątrz naczyń dinozaurów są rzeczy Schweitzer dyplomatycznie nazywa „okrągłe mikrostruktury” w artykule w czasopiśmie, z nadmiaru naukowej ostrożności, ale są one czerwone i okrągłe, a ona i inni naukowcy podejrzewają, że są to czerwone krwinki.
Oczywiście, co każdy chce wiedzieć, to czy DNA może czaić się w tej tkance. Wittmeyer, z wielu doświadczeń z prasą od czasu odkrycia, nazywa to „okropnym pytaniem” – czy praca Schweitzera toruje drogę do rzeczywistej wersji science fiction w Parku Jurajskim, gdzie dinozaury zostały zregenerowane z DNA zachowanego w bursztynie. Ale DNA, które jest nośnikiem skryptu genetycznego zwierzęcia, jest bardzo delikatną cząsteczką. Jest również absurdalnie trudne do zbadania, ponieważ tak łatwo ulega zanieczyszczeniu współczesnym materiałem biologicznym, takim jak mikroby czy komórki skóry, podczas zakopywania lub po wykopaniu. Zamiast tego Schweitzer badała próbki tkanek dinozaurów pod kątem białek, które są nieco bardziej odporne i łatwiej odróżnić je od zanieczyszczeń. W szczególności szukała kolagenu, elastyny i hemoglobiny. Kolagen stanowi znaczną część rusztowania kości, elastyna jest owinięta wokół naczyń krwionośnych, a hemoglobina przenosi tlen wewnątrz czerwonych krwinek.
Ponieważ chemiczny skład białek zmienia się w toku ewolucji, naukowcy mogą badać sekwencje białek, by dowiedzieć się więcej o tym, jak ewoluowały dinozaury. A ponieważ białka wykonują całą pracę w organizmie, studiowanie ich może kiedyś pomóc naukowcom zrozumieć fizjologię dinozaurów – ich mięśnie i naczynia krwionośne pracowały, na przykład.
Białka są o wiele za małe, by wyłowić je za pomocą mikroskopu. Aby ich szukać, Schweitzer używa przeciwciał, cząsteczek układu odpornościowego, które rozpoznają i wiążą się z konkretnymi częściami białek. Schweitzer i Wittmeyer używają przeciwciał przeciwko kolagenowi kurczaka, elastynie krowy i hemoglobinie strusia, by szukać podobnych cząsteczek w tkance dinozaura. Na konferencji paleontologicznej w październiku 2005 roku Schweitzer przedstawiła wstępne dowody na to, że wykryła w swoich okazach prawdziwe białka dinozaurów.
Dalsze odkrycia z ostatniego roku pokazały, że odkrycie tkanki miękkiej u B. rex nie było tylko fuksem. Schweitzer i Wittmeyer znaleźli teraz prawdopodobne naczynia krwionośne, komórki budujące kości i tkankę łączną w innym T. rex, w teropodzie z Argentyny i w 300,000-letniej skamielinie mamuta wełnistego. Praca Schweitzera „pokazuje nam, że naprawdę nie rozumiemy rozkładu”, mówi Holtz. „Jest wiele naprawdę podstawowych rzeczy w przyrodzie, że ludzie po prostu zrobić założenia o.”
Young-earth kreacjoniści również zobaczyć pracę Schweitzera jako rewolucyjne, ale w zupełnie inny sposób. Po raz pierwszy wykorzystali pracę Schweitzera po tym, jak w 1997 roku napisała artykuł dla popularnonaukowego magazynu Earth o możliwych czerwonych krwinkach w swoich okazach dinozaurów. Magazyn Creation twierdził, że badania Schweitzera były „potężnym świadectwem przeciwko całej idei dinozaurów żyjących miliony lat temu. It speaks volumes for the Bible’s account of a recent creation.”
This drives Schweitzer crazy. Geolodzy ustalili, że formacja Hell Creek, gdzie znaleziono B. rexa, ma 68 milionów lat, podobnie jak pochowane w niej kości. Jest przerażona, że niektórzy chrześcijanie oskarżają ją o ukrywanie prawdziwego znaczenia swoich danych. „Traktują cię naprawdę źle” – mówi. „Przekręcają twoje słowa i manipulują twoimi danymi”. Dla niej nauka i religia reprezentują dwa różne sposoby patrzenia na świat; powoływanie się na rękę Boga w celu wyjaśnienia zjawisk naturalnych łamie zasady nauki. W końcu, mówi, to czego Bóg wymaga to wiara, a nie dowody. „Jeśli masz wszystkie dowody na to, że Bóg istnieje, nie potrzebujesz wiary. Myślę, że On tak to zaprojektował, że nigdy nie będziemy w stanie udowodnić Jego istnienia. I myślę, że to jest naprawdę fajne.”
Z definicji, jest wiele czego naukowcy nie wiedzą, ponieważ cały sens nauki polega na badaniu nieznanego. Stawiając sprawę jasno, że naukowcy nie wyjaśnili wszystkiego, Schweitzer pozostawia miejsce dla innych wyjaśnień. „Myślę, że zawsze mądrze jest zostawić pewne drzwi otwarte,” mówi.
Ale zainteresowanie Schweitzera długoterminowym zachowaniem molekuł i komórek ma wymiar pozaziemski: współpracuje z naukowcami NASA w poszukiwaniu dowodów możliwego przeszłego życia na Marsie, księżycu Saturna Tytanie i innych ciałach niebieskich. (Naukowcy ogłosili tej wiosny, na przykład, że maleńki księżyc Saturna Enceladus wydaje się posiadać wodę w stanie ciekłym, co jest prawdopodobnym warunkiem wstępnym dla życia.)
Astrobiologia jest jedną z bardziej szalonych gałęzi biologii, zajmującą się życiem, które może lub nie może istnieć i może lub nie może przybrać żadnej rozpoznawalnej formy. „Dla prawie każdego, kto pracuje nad rzeczami NASA, są one po prostu w niebie świni, pracując nad pytaniami astrobiologicznymi,” mówi Schweitzer. Jej badania w NASA polegają na wykorzystaniu przeciwciał do poszukiwania oznak życia w nieoczekiwanych miejscach. „Dla mnie jest to środek do celu. Naprawdę chcę wiedzieć o moich dinozaurach.”
W tym celu Schweitzer, wraz z Wittmeyerem, spędza godziny przed mikroskopami w ciemnych pomieszczeniach. Dla czwartego pokolenia Montanan, nawet stosunkowo spokojny obszar Raleigh jest wielkim miastem. Z tęsknotą wspomina konne wyprawy konne w Montanie w poszukiwaniu miejsc do badań. „Paleontologia pod mikroskopem nie jest taka zabawna,” mówi. „Wolałabym raczej włóczyć się po okolicy.”
„Moje gałki oczne są po prostu absolutnie usmażone”, mówi Schweitzer po godzinach wpatrywania się przez okulary mikroskopu w świecące naczynia i plamy. Można to nazwać ceną, jaką płaci za to, że nie jest typowa.