Dinosaur Shocker
Snyggt klädd i blå Capribyxor och en ärmlös topp, med långt hår som flödar över hennes nakna axlar, sitter Mary Schweitzer vid ett mikroskop i ett dunkelt labb. Hennes ansikte lyses upp endast av en glödande datorskärm som visar ett nätverk av tunna, förgrenade kärl. Just det, blodkärl. Från en dinosaurie. ”Ho-ho-ho-ho, jag är upphetsad-e-e-e-e-d”, skrattar hon. ”Jag är verkligen upphetsad.”
Efter 68 miljoner år i marken grävdes en Tyrannosaurus rex som hittats i Montana upp, benbenet bröts i bitar och fragmenten löstes upp i syra i Schweitzers laboratorium vid North Carolina State University i Raleigh. ”Coola bönor”, säger hon och tittar på bilden på skärmen.
Det var verkligen en stor nyhet förra året när Schweitzer meddelade att hon hade upptäckt blodkärl och strukturer som såg ut som hela celler inuti det där T. rex-benet – den första observationen i sitt slag. Fyndet förvånade kollegorna, som aldrig hade kunnat föreställa sig att ens ett spår av den fortfarande mjuka dinosaurievävnaden skulle kunna överleva. När ett djur dör, vilket alla läroböcker kan berätta, förfaller och försvinner mjuka vävnader som blodkärl, muskler och hud med tiden, medan hårda vävnader som ben successivt kan få mineraler från omgivningen och bli fossil. Schweitzer, en av de första vetenskapsmännen som använde den moderna cellbiologins verktyg för att studera dinosaurier, har omstört den konventionella visdomen genom att visa att vissa stenhårda fossil som är tiotals miljoner år gamla kan ha rester av mjuka vävnader gömda i sitt inre. ”Anledningen till att detta inte har upptäckts tidigare är att ingen rättänkande paleontolog skulle göra vad Mary gjorde med sina exemplar. Vi gör inte alla dessa ansträngningar för att gräva upp dessa saker ur marken för att sedan förstöra dem i syra”, säger dinosauriepaleontologen Thomas Holtz Jr. vid University of Maryland. ”Det är fantastisk vetenskap.” Observationerna kan kasta nytt ljus över hur dinosaurierna utvecklats och hur deras muskler och blodkärl fungerade. Och de nya fynden kan bidra till att lösa en långvarig debatt om huruvida dinosaurier var varmblodiga, kallblodiga – eller både och.
Under tiden har Schweitzers forskning kapats av ”ung jord”-kreationister, som insisterar på att dinosauriernas mjukvävnad omöjligen kunde överleva miljontals år. De hävdar att hennes upptäckter stöder deras tro, baserad på deras tolkning av Första Moseboken, att jorden bara är några tusen år gammal. Naturligtvis är det inte ovanligt att en paleontolog har en annan uppfattning än kreationisterna. Men när kreationisterna förvränger Schweitzers uppgifter tar hon det personligt: hon beskriver sig själv som ”en fullständig och total kristen”. På en hylla på hennes kontor finns en plakett med en vers från Gamla testamentet: ”Jag vet nämligen vilka planer jag har för dig, säger Herren, planer på att det ska gå dig väl och inte skada dig, planer på att ge dig hopp och en framtid.”
Det kan vara så att Schweitzers oortodoxa inställning till paleontologin kan spåras till hennes omvägda karriärväg. När hon växte upp i Helena, Montana, gick hon igenom en fas då hon, som många andra barn, var fascinerad av dinosaurier. Vid fem års ålder meddelade hon att hon skulle bli paleontolog. Men först tog hon en collegeexamen i kommunikationsstörningar, gifte sig, fick tre barn och undervisade kortvarigt gymnasieelever i biologi. År 1989, ett dussin år efter att hon tagit examen från college, deltog hon i en klass vid Montana State University som undervisades av paleontologen Jack Horner från Museum of the Rockies, numera en filial till Smithsonian Institution. Föreläsningarna återuppväckte hennes passion för dinosaurier. Snart efteråt pratade hon sig till en volontäranställning i Horners labb och började doktorera i paleontologi.
Hon trodde till en början att hon skulle studera hur den mikroskopiska strukturen i dinosaurieben skiljer sig åt beroende på hur mycket djuret väger. Men sedan kom incidenten med de röda fläckarna.
1991 försökte Schweitzer studera tunna skivor av ben från en 65 miljoner år gammal T. rex. Hon hade svårt att få skivorna att fastna på ett glasobjektiv, så hon sökte hjälp hos en molekylärbiolog vid universitetet. Biologen, Gayle Callis, råkade ta med sig diabilderna till en veterinärkonferens, där hon ställde upp de gamla proverna så att andra kunde titta på dem. En av veterinärerna gick fram till Callis och sa: ”Vet du att du har röda blodkroppar i det där benet?”. Visst, i ett mikroskop visade det sig att benet var fyllt av röda skivor. Senare minns Schweitzer: ”Jag tittade på det här och jag tittade på det här och jag tänkte att det här kan inte vara sant. Röda blodkroppar bevaras inte.”
Schweitzer visade diabilden för Horner. ”När hon först hittade de strukturer som ser ut som röda blodkroppar sa jag: Japp, det är så de ser ut”, minns hennes mentor. Han ansåg att det var möjligt att de var röda blodkroppar, men gav henne några råd: ”
Vad hon i stället hittade var bevis på heme i benen – ytterligare stöd för tanken att de var röda blodkroppar. Hem är en del av hemoglobin, det protein som transporterar syre i blodet och ger röda blodkroppar deras färg. ”Det gjorde mig riktigt nyfiken på exceptionell konservering”, säger hon. Om partiklar från denna enda dinosaurie kunde hänga kvar i 65 miljoner år kanske läroböckerna hade fel om fossilisering.
Schweitzer tenderar att vara självförnekande och hävdar att hon är hopplös på datorer, laboratoriearbete och att prata med främlingar. Men kollegerna beundrar henne och säger att hon är målmedveten och hårt arbetande och att hon behärskar ett antal komplexa laboratorietekniker som ligger utanför de flesta paleontologers färdigheter. Och att ställa ovanliga frågor krävde mycket mod. ”Om du pekar ut henne i en riktning och säger, gå inte åt det hållet, är hon den typ av person som kommer att säga, varför?-och hon går och testar det själv”, säger Gregory Erickson, paleobiolog vid Florida State University. Schweitzer tar risker, säger Karen Chin, paleontolog vid University of Colorado. ”Det kan ge stor utdelning eller så kan det bara bli ett ganska ointressant forskningsprojekt.”
År 2000 åt Bob Harmon, en chef för en fältgrupp vid Museum of the Rockies, sin lunch i en avlägset belägen kanjon i Montana när han tittade upp och såg ett ben som stack ut ur en klippvägg. Benet visade sig vara en del av vad som kan vara den bäst bevarade T. rex i världen. Under de tre följande somrarna arbetade arbetarna med att hugga bort dinosaurien och gradvis ta bort den från klippväggen. De kallade den för B. rex för att hedra Harmon och gav den smeknamnet Bob. År 2001 lades en del av dinosaurien och den omgivande jorden in i gips för att skydda den. Paketet vägde mer än 2 000 pund, vilket visade sig vara strax över deras helikopters kapacitet, så de delade det på mitten. Ett av B. rex benben bröts i två stora bitar och flera fragment – precis vad Schweitzer behövde för sina utforskningar i mikroskala.
Det visade sig att Bob hade fått ett felaktigt namn. ”Det är en flicka och hon är gravid”, minns Schweitzer att hon sa till sin labbtekniker när hon tittade på fragmenten. På den ihåliga insidan av lårbenet hade Schweitzer hittat benbitar som gav en överraskande mängd information om den dinosaurie som gjort dem. Ben kan tyckas vara stabila som sten, men de är i själva verket i ständig förändring. Gravida kvinnor använder kalcium från sina ben för att bygga upp skelettet för ett foster under utveckling. Innan fågelhonor börjar lägga ägg bildar de en kalciumrik struktur som kallas märgben på insidan av benet och andra ben; de använder den under häckningssäsongen för att göra äggskal. Schweitzer hade studerat fåglar, så hon kände till medullärt ben, och det var vad hon trodde att hon såg i det där T. rex-exemplaret.
De flesta paleontologer är nu överens om att fåglar är dinosauriernas närmaste levande släktingar. Faktum är att de säger att fåglar är dinosaurier – färgglada, otroligt mångsidiga, söta små dinosaurier med fjädrar. Theropoden från juraskogarna lever vidare i guldfinkarna som besöker bakgårdens matare, tukanerna i tropikerna och strutsarna som går över den afrikanska savannen.
För att förstå sitt dinosaurieben vände sig Schweitzer till två av de mest primitiva levande fåglarna: strutsar och emus. Sommaren 2004 frågade hon flera strutsuppfödare om kvinnliga ben. En uppfödare ringde, månader senare. ”Behöver ni fortfarande den där kvinnliga strutsen?” Den döda fågeln hade legat i lantbrukarens grävskopa i flera dagar i North Carolinas hetta. Schweitzer och två kollegor samlade in ett ben från det doftande kadaveret och körde det tillbaka till Raleigh.
Såvitt man kan se hade Schweitzer rätt: Bob dinosaurien hade verkligen ett lager av märgben när hon dog. I en artikel som publicerades i Science i juni förra året presenteras mikroskopbilder av märgben från struts och emu sida vid sida med dinosaurieben, som visar nästan identiska egenskaper.
I samband med att hon testade ett B. rex-benfragment ytterligare bad Schweitzer sin labbtekniker, Jennifer Wittmeyer, att lägga det i svag syra, som långsamt löser upp ben, inklusive fossiliserat ben – men inte mjuka vävnader. En fredagskväll i januari 2004 var Wittmeyer i labbet som vanligt. Hon tog ut ett fossilspån som hade legat i syran i tre dagar och lade det under mikroskopet för att ta en bild. ” var krökt så mycket att jag inte kunde få det i fokus”, minns Wittmeyer. Hon använde en tång för att platta till det. ”Min pincett sjönk liksom ner i den, gjorde ett litet intryck och den krökte sig upp igen. Jag tänkte: ”Sluta!” Slutligen, genom sin irritation, insåg hon vad hon hade: ett fragment av dinosauriernas mjukvävnad som lämnats kvar när mineralbenet runt omkring hade upplösts. Plötsligt hade Schweitzer och Wittmeyer att göra med något som ingen annan någonsin hade sett. Under ett par veckor, säger Wittmeyer, var det som jul varje dag.
I labbet tar Wittmeyer nu fram en skål med sex fack, som var och en innehåller en liten brun vävnadsbit i klar vätska, och placerar den under mikroskopets lins. Inne i varje exemplar finns ett fint nätverk av nästan klara förgrenade kärl – vävnad från en kvinnlig Tyrannosaurus rex som strövade genom skogarna för 68 miljoner år sedan och förberedde sig för att lägga ägg. På nära håll ser blodkärlen från denna T. rex och hennes strutkusiner anmärkningsvärt lika ut. Inne i dinosauriekärlen finns det som Schweitzer diplomatiskt kallar ”runda mikrostrukturer” i tidskriftsartikeln, i överflöd av vetenskaplig försiktighet, men de är röda och runda, och hon och andra forskare misstänker att det är röda blodkroppar.
Vad alla vill veta är förstås om det kan finnas DNA som lurar i vävnaden. Wittmeyer, som har mycket erfarenhet av pressen sedan upptäckten, kallar detta för ”den hemska frågan” – om Schweitzers arbete banar väg för en verklig version av science fictionens Jurassic Park, där dinosaurier återskapades från DNA bevarat i bärnsten. Men DNA, som bär på ett djurs genetiska manuskript, är en mycket ömtålig molekyl. Det är också löjligt svårt att studera eftersom det är så lätt att kontamineras med modernt biologiskt material, t.ex. mikrober eller hudceller, när det är begravt eller efter att ha grävts upp. I stället har Schweitzer testat sina vävnadsprover från dinosaurier på proteiner, som är lite tåligare och lättare kan särskiljas från föroreningar. Specifikt har hon letat efter kollagen, elastin och hemoglobin. Kollagen utgör en stor del av benställningen, elastin är lindat runt blodkärl och hemoglobin transporterar syre inuti röda blodkroppar.
Då den kemiska sammansättningen av proteiner förändras genom evolutionen kan forskarna studera sekvenser av proteiner för att lära sig mer om hur dinosaurierna utvecklades. Och eftersom proteiner utför allt arbete i kroppen kan studiet av dem en dag hjälpa forskarna att förstå dinosauriernas fysiologi – hur deras muskler och blodkärl fungerade, till exempel.
Proteiner är alldeles för små för att kunna urskiljas med ett mikroskop. För att leta efter dem använder Schweitzer antikroppar, immunsystemets molekyler som känner igen och binder sig till specifika delar av proteiner. Schweitzer och Wittmeyer har använt antikroppar mot kollagen från kyckling, elastin från ko och hemoglobin från struts för att söka efter liknande molekyler i dinosaurievävnaden. Vid en paleontologikonferens i oktober 2005 presenterade Schweitzer preliminära bevis för att hon har upptäckt riktiga dinosaurieproteiner i sina prover.
Framtida upptäckter under det senaste året har visat att upptäckten av mjuk vävnad hos B. rex inte bara var en tillfällighet. Schweitzer och Wittmeyer har nu hittat sannolika blodkärl, benbyggande celler och bindväv i en annan T. rex, i en theropod från Argentina och i ett 300 000 år gammalt fossil av en ullig mammut. Schweitzers arbete ”visar oss att vi verkligen inte förstår förfall”, säger Holtz. ”Det finns många riktigt grundläggande saker i naturen som folk bara gör antaganden om.”
Unga-jords-kreationister ser också Schweitzers arbete som revolutionerande, men på ett helt annat sätt. De grep först tag i Schweitzers arbete efter att hon 1997 skrev en artikel för den populärvetenskapliga tidskriften Earth om eventuella röda blodkroppar i sina dinosaurieexemplar. Tidskriften Creation hävdade att Schweitzers forskning var ”ett kraftfullt vittnesmål mot hela idén om att dinosaurier levde för miljontals år sedan”. Det talar mycket för Bibelns berättelse om en nyligen genomförd skapelse.”
Detta driver Schweitzer till vansinne. Geologer har fastställt att Hell Creek-formationen, där B. rex hittades, är 68 miljoner år gammal, och så är också de ben som ligger begravda i den. Hon är förskräckt över att vissa kristna anklagar henne för att dölja den sanna innebörden av sina uppgifter. ”De behandlar en riktigt illa”, säger hon. ”De förvränger dina ord och manipulerar dina uppgifter.” För henne representerar vetenskap och religion två olika sätt att se på världen; att åberopa Guds hand för att förklara naturfenomen bryter mot vetenskapens regler. När allt kommer omkring, säger hon, är det som Gud begär tro, inte bevis. ”Om man har alla dessa bevis och positiva bevis för att Gud existerar behöver man inte tro. Jag tror att han på sätt och vis har utformat det så att vi aldrig skulle kunna bevisa hans existens. Och jag tycker att det är riktigt häftigt.”
Det finns per definition mycket som vetenskapsmännen inte vet, eftersom hela poängen med vetenskapen är att utforska det okända. Genom att vara tydlig med att vetenskapsmännen inte har förklarat allt lämnar Schweitzer utrymme för andra förklaringar. ”Jag tror att vi alltid gör klokt i att lämna vissa dörrar öppna”, säger hon.
Men Schweitzers intresse för långsiktigt bevarande av molekyler och celler har en utomvärldslig dimension: hon samarbetar med NASA-forskare i sökandet efter bevis för eventuellt tidigare liv på Mars, Saturnus måne Titan och andra himlakroppar. (I våras meddelade forskarna till exempel att Saturnus lilla måne Enceladus verkar ha flytande vatten, en trolig förutsättning för liv.)
Astrobiologi är en av de mer knasiga grenarna av biologin och handlar om liv som kanske eller kanske inte finns och kanske eller kanske inte har någon igenkännbar form. ”För nästan alla som arbetar med NASA-frågor är de helt enkelt i himmelriket när de arbetar med astrobiologiska frågor”, säger Schweitzer. Hennes NASA-forskning omfattar användning av antikroppar för att söka efter tecken på liv på oväntade platser. ”För mig är det ett medel för att nå ett mål. Jag vill verkligen veta mer om mina dinosaurier.”
För detta ändamål tillbringar Schweitzer, tillsammans med Wittmeyer, timmar framför mikroskop i mörka rum. För en fjärde generationens Montanan är till och med det relativt avslappnade Raleigh-området en storstad. Hon minns med vemod när hon rekognoserade fältplatser på hästryggen i Montana. ”Paleontologi i mikroskop är inte så kul”, säger hon. ”Jag skulle mycket hellre vilja vara ute och trampa runt.”
”Mina ögonglober är helt stekta”, säger Schweitzer efter att i timmar ha stirrat genom mikroskopets okular på glödande kärl och klumpar. Man kan kalla det priset hon betalar för att inte vara typisk.