Dinosaur Shocker
Mary Schweitzerová, oblečená v modrých kalhotách Capri a tričku bez rukávů, s dlouhými vlasy splývajícími přes holá ramena, sedí u mikroskopu v potemnělé laboratoři a její tvář osvětluje pouze zářící obrazovka počítače, na níž se zobrazuje síť tenkých, rozvětvených cév. Přesně tak, cévy. Z dinosaura. „Ho-ho-ho, jsem vzrušená,“ zasměje se. „Jsem jako fakt nadšený.“
Po 68 milionech let v zemi byl Tyrannosaurus rex nalezený v Montaně vykopán, jeho nožní kost byla rozlomena na kusy a úlomky byly rozpuštěny v kyselině ve Schweitzerově laboratoři na Severokarolínské státní univerzitě v Raleighu. „Parádní fazole,“ říká při pohledu na obrázek na obrazovce.
V loňském roce to byla skutečně velká novinka, když Schweitzerová oznámila, že uvnitř této kosti T. rexe objevila krevní cévy a struktury, které vypadaly jako celé buňky – první pozorování svého druhu. Nález ohromil kolegy, kteří si nikdy nedokázali představit, že by se mohla zachovat byť jen stopa po ještě měkké dinosauří tkáni. Koneckonců, jak vám řekne každá učebnice, když zvíře zemře, měkké tkáně, jako jsou krevní cévy, svaly a kůže, se časem rozpadnou a zmizí, zatímco tvrdé tkáně, jako je kost, mohou postupně získávat minerály z prostředí a stát se zkamenělinami. Schweitzer, jeden z prvních vědců, kteří použili nástroje moderní buněčné biologie ke studiu dinosaurů, vyvrátil tradiční představy tím, že ukázal, že některé zkameněliny staré desítky milionů let mohou mít ve svém nitru ukryté zbytky měkkých tkání. „Důvod, proč to nebylo objeveno dříve, je ten, že žádný správně uvažující paleontolog by neudělal to, co Mary udělala se svými vzorky. Nevynakládáme takové úsilí, abychom tyto věci vykopali ze země a pak je zničili v kyselině,“ říká paleontolog dinosaurů Thomas Holtz Jr. z Marylandské univerzity. „Je to skvělá věda.“ Pozorování by mohla vrhnout nové světlo na to, jak se dinosauři vyvíjeli a jak fungovaly jejich svaly a cévy. A nové poznatky by mohly pomoci vyřešit dlouholetou debatu o tom, zda byli dinosauři teplokrevní, studenokrevní – nebo obojí.
Schweitzerova výzkumu se mezitím zmocnili kreacionisté „mladé Země“, kteří trvají na tom, že měkké tkáně dinosaurů nemohly přežít miliony let. Tvrdí, že její objevy podporují jejich přesvědčení, založené na jejich výkladu knihy Genesis, že Země je stará jen několik tisíc let. Samozřejmě není neobvyklé, že se paleontolog s kreacionisty rozchází. Když však kreacionisté zkreslují údaje Schweitzerové, bere si to osobně: sama sebe označuje za „úplnou a naprostou křesťanku“. Na poličce v její kanceláři visí plaketa se starozákonním veršem: „Znám totiž plány, které mám s vámi,“ prohlašuje Hospodin, „plány, které vám mají prospět a ne uškodit, plány, které vám mají dát naději a budoucnost.“
Možná, že Schweitzerové neortodoxní přístup k paleontologii lze vysledovat na její okružní kariérní cestě. Když vyrůstala v Heleně v Montaně, prošla si obdobím, kdy ji jako mnoho dětí fascinovali dinosauři. Ve skutečnosti v pěti letech prohlásila, že se stane paleontoložkou. Nejdříve však vystudovala vysokou školu v oboru komunikačních poruch, vdala se, měla tři děti a krátce učila středoškoláky biologii. V roce 1989, dvanáct let po absolvování vysoké školy, seděla na hodině na Montanské státní univerzitě, kterou vedl paleontolog Jack Horner z Muzea Skalistých hor, nyní pobočky Smithsonova institutu. Přednášky v ní znovu probudily vášeň pro dinosaury. Brzy poté se nechala přemluvit k dobrovolnické práci v Hornerově laboratoři a začala usilovat o doktorát z paleontologie.
Původně si myslela, že bude studovat, jak se liší mikroskopická struktura dinosauřích kostí v závislosti na tom, kolik zvíře váží. Pak ale přišel incident s červenými skvrnami.
V roce 1991 se Schweitzerová snažila studovat tenké plátky kostí z 65 milionů let starého T. rexe. Měla potíže s tím, aby plátky přilnuly ke sklíčku, a tak vyhledala pomoc molekulárního biologa z univerzity. Tato bioložka, Gayle Callisová, si náhodou vzala sklíčka na veterinární konferenci, kde starověké vzorky vystavila, aby si je mohli prohlédnout i ostatní. Jeden z veterinářů přistoupil ke Callisové a zeptal se jí: „Víte, že v té kosti máte červené krvinky?“ Callisová mu odpověděla: „Ano. Pod mikroskopem se skutečně ukázalo, že kost je plná červených disků. Později Schweitzer vzpomíná: „Díval jsem se na to, díval jsem se na to a říkal jsem si, to není možné. Červené krvinky se nezachovávají.“
Schweitzer ukázal preparát Hornerovi. „Když poprvé našla struktury vypadající jako červené krvinky, řekl jsem: Jo, takhle vypadají,“ vzpomíná její mentor. Myslel si, že je možné, že jsou to červené krvinky, ale dal jí několik rad: „
Místo toho našla v kostech důkazy o přítomnosti hemu – další podporu pro myšlenku, že se jedná o červené krvinky. Hem je součástí hemoglobinu, bílkoviny, která přenáší kyslík v krvi a dává červeným krvinkám barvu. „To mě opravdu zaujalo, pokud jde o výjimečné zachování,“ říká. Pokud se částečky tohoto jediného dinosaura dokázaly udržet 65 milionů let, možná se učebnice ohledně fosilizace mýlily.
Schweitzer má sklon k sebekritičnosti a tvrdí, že je beznadějný v počítačích, laboratorní práci a mluvení s cizími lidmi. Kolegové ji však obdivují a říkají, že je odhodlaná a pracovitá a že zvládla řadu složitých laboratorních technik, které jsou nad schopnosti většiny paleontologů. A klást neobvyklé otázky ji stálo hodně nervů. „Když jí ukážete nějaký směr a řeknete, ať tudy nechodí, ona je ten typ člověka, který řekne: „Proč?“ – a sama to jde vyzkoušet,“ říká Gregory Erickson, paleobiolog z Floridské státní univerzity. Schweitzerová riskuje, říká Karen Chinová, paleontoložka z Coloradské univerzity. „Může se to vyplatit, nebo to může být jen takový hloupý výzkumný projekt.“
V roce 2000 Bob Harmon, vedoucí terénního týmu z Muzea Skalistých hor, obědval v odlehlém kaňonu v Montaně, když se podíval nahoru a uviděl kost trčící ze skalní stěny. Ukázalo se, že tato kost je částí možná nejzachovalejšího T. rexe na světě. Během následujících tří let dělníci dinosaura odštípávali a postupně ho odstraňovali ze skalní stěny. Na Harmonovu počest ho pojmenovali B. rex a dali mu přezdívku Bob. V roce 2001 obalili část dinosaura a okolní hlínu omítkou, aby ho ochránili. Obal vážil více než 2 000 kg, což se ukázalo být těsně nad kapacitou jejich vrtulníku, a tak ho rozdělili na dvě poloviny. Jedna z kostí nohy B. rexe byla rozlomena na dva velké kusy a několik úlomků – přesně to Schweitzerová potřebovala pro svůj výzkum v mikroměřítku.
Ukázalo se, že Bob byl špatně pojmenován. „Je to holka a je těhotná,“ vzpomíná Schweitzerová, jak říkala svému laborantovi, když si úlomky prohlížela. Na dutém vnitřním povrchu stehenní kosti našla Schweitzerová úlomky kostí, které poskytovaly překvapivé množství informací o dinosaurovi, který je vytvořil. Kosti se mohou zdát pevné jako kámen, ale ve skutečnosti se neustále mění. Těhotné ženy využívají vápník ze svých kostí ke stavbě kostry vyvíjejícího se plodu. Než začnou samice ptáků snášet vejce, vytvoří si na vnitřní straně kostí nohou a dalších kostí strukturu bohatou na vápník, která se nazývá dřeňová kost; z ní čerpají v období rozmnožování při tvorbě vaječných skořápek. Schweitzerová studovala ptáky, takže věděla o dřeňové kosti, a právě to ji napadlo, že vidí na tomto exempláři T. rexe.
Většina paleontologů se nyní shoduje, že ptáci jsou nejbližšími žijícími příbuznými dinosaurů. Vlastně říkají, že ptáci jsou dinosauři – barevní, neuvěřitelně rozmanití, roztomilí malí opeření dinosauři. Teropod z jurských lesů žije dál ve zlatohlávkovi, který navštěvuje krmítko na dvorku, v tukanovi v tropech a v pštrosovi, který se prohání po africké savaně.
Aby porozuměla své dinosauří kosti, obrátila se Schweitzerová na dva z nejprimitivnějších žijících ptáků: pštrosy a emu. V létě roku 2004 požádala několik chovatelů pštrosů o samičí kosti. Po několika měsících se ozval jeden chovatel. „Potřebujete ještě tu pštrosí dámu?“ zeptal se. Mrtvý pták ležel několik dní ve vedru v Severní Karolíně v kbelíku farmářova bagru. Schweitzer a jeho dva kolegové sebrali z voňavé mršiny nohu a odvezli ji zpět do Raleighu.
Pokud se dá soudit, měl Schweitzer pravdu: Dinosaurus Bob měl v době smrti skutečně zásobu dřeňových kostí. V článku publikovaném v časopise Science loni v červnu jsou vedle sebe s dinosauří kostí prezentovány mikroskopické snímky dřeňové kosti pštrosa a emu, které vykazují téměř identické rysy.
Při dalším testování úlomku kosti B. rexe požádala Schweitzerová svou laborantku Jennifer Wittmeyerovou, aby jej vložila do slabé kyseliny, která pomalu rozpouští kosti, včetně zkamenělých kostí – nikoli však měkké tkáně. Jednoho pátečního večera v lednu 2004 byla Wittmeyerová jako obvykle v laboratoři. Vyndala zkamenělinu, která byla v kyselině tři dny, a dala ji pod mikroskop, aby ji vyfotografovala. “ Byl tak zakřivený, že jsem ho nemohla zaostřit,“ vzpomíná Wittmeyerová. Použila kleště, aby ho srovnala. „Kleště se mi do ní tak nějak zabořily, udělaly malý důlek a ona se zase zakroutila. Říkala jsem si, přestaň!“ Nakonec si díky svému rozčilení uvědomila, co má: úlomek dinosauří měkké tkáně, který zůstal po rozpuštění okolní minerální kosti. Najednou měli Schweitzer a Wittmeyerová co do činění s něčím, co nikdo jiný nikdy neviděl. Několik týdnů, říkala Wittmeyerová, to bylo každý den jako o Vánocích.
V laboratoři teď Wittmeyerová vytáhla misku se šesti přihrádkami, z nichž každá obsahovala malý hnědý kousek tkáně v čiré tekutině, a vložila ji pod objektiv mikroskopu. Uvnitř každého vzorku je jemná síť téměř průhledných rozvětvených cév – tkáň samice Tyrannosaura rexe, která se před 68 miliony let procházela lesy a připravovala se nakladení vajíček. Zblízka vypadají cévy tohoto T. rexe a jeho pštrosích bratranců pozoruhodně podobně. Uvnitř dinosauřích cév jsou věci, které Schweitzerová v článku v časopise diplomaticky nazývá „kulaté mikrostruktury“, z přemíry vědecké opatrnosti, ale jsou červené a kulaté a ona i další vědci mají podezření, že jde o červené krvinky.
Nejvíce všechny samozřejmě zajímá, zda se v této tkáni může skrývat DNA. Wittmeyer to na základě mnoha zkušeností s tiskem od doby objevu nazývá „strašlivou otázkou“ – zda Schweitzerova práce nedláždí cestu ke skutečné verzi vědeckofantastického Jurského parku, kde byli dinosauři regenerováni z DNA uchované v jantaru. DNA, která nese genetický scénář zvířete, je však velmi křehká molekula. Je také směšně obtížné ji studovat, protože se při pohřbívání nebo po vykopání snadno kontaminuje moderním biologickým materiálem, jako jsou mikroby nebo kožní buňky. Místo toho Schweitzerová testovala vzorky dinosauřích tkání na přítomnost proteinů, které jsou o něco odolnější a snáze se odlišují od kontaminantů. Konkrétně hledala kolagen, elastin a hemoglobin. Kolagen tvoří většinu kostního lešení, elastin je omotán kolem cév a hemoglobin přenáší kyslík uvnitř červených krvinek.
Protože se chemické složení proteinů v průběhu evoluce mění, mohou vědci studovat sekvence proteinů, aby se dozvěděli více o tom, jak se dinosauři vyvíjeli. A protože bílkoviny vykonávají veškerou práci v těle, jejich studium by jednoho dne mohlo vědcům pomoci pochopit fyziologii dinosaurů – například jak fungovaly jejich svaly a cévy.
Bílkoviny jsou příliš malé na to, aby se daly rozeznat mikroskopem. K jejich hledání Schweitzer používá protilátky, molekuly imunitního systému, které rozpoznávají specifické části proteinů a vážou se na ně. Schweitzer a Wittmeyer používali protilátky proti kuřecímu kolagenu, kravskému elastinu a pštrosímu hemoglobinu, aby hledali podobné molekuly v dinosauří tkáni. Na paleontologické konferenci v říjnu 2005 Schweitzerová předložila předběžné důkazy, že ve svých vzorcích objevila skutečné dinosauří bílkoviny.
Další objevy v minulém roce ukázaly, že objev měkké tkáně u B. rexe nebyl jen náhodný. Schweitzerová a Wittmeyer nyní našli pravděpodobné krevní cévy, buňky pro stavbu kostí a pojivovou tkáň u dalšího T. rexe, u teropoda z Argentiny a u 300 000 let staré fosilie mamuta srstnatého. Schweitzerova práce nám „ukazuje, že rozpadu opravdu nerozumíme“, říká Holtz. „V přírodě je spousta opravdu základních věcí, o kterých se lidé jen domnívají.“
Mladozemští kreacionisté také považují Schweitzerovu práci za revoluční, ale zcela jiným způsobem. Poprvé se Schweitzerovy práce chopili poté, co v roce 1997 napsala článek do populárně-vědeckého časopisu Earth o možných červených krvinkách ve svých exemplářích dinosaurů. Časopis Creation tvrdil, že Schweitzerův výzkum je „silným svědectvím proti celé myšlence dinosaurů žijících před miliony let. Vypovídá to o biblickém popisu nedávného stvoření.“
To Schweitzera přivádí k šílenství. Geologové zjistili, že formace Hell Creek, kde byl B. rex nalezen, je stará 68 milionů let a stejně tak jsou staré i kosti v ní pohřbené. Je zděšena, že ji někteří křesťané obviňují ze zatajování pravého významu jejích údajů. „Chovají se k vám opravdu špatně,“ říká. „Překrucují vaše slova a manipulují s vašimi údaji.“ Věda a náboženství pro ni představují dva odlišné způsoby pohledu na svět; dovolávání se Boží ruky k vysvětlení přírodních jevů porušuje pravidla vědy. Koneckonců, říká, to, co Bůh žádá, je víra, ne důkazy. „Pokud máte všechny ty důkazy a pozitivní důkazy, že Bůh existuje, nepotřebujete víru. Myslím, že to tak nějak vymyslel, abychom nikdy nebyli schopni dokázat jeho existenci. A to si myslím, že je opravdu skvělé.“
Podle definice toho vědci mnoho nevědí, protože smyslem vědy je zkoumat neznámé. Tím, že Schweitzer jasně říká, že vědci nevysvětlili všechno, ponechává prostor pro jiná vysvětlení. „Myslím, že je vždy moudré nechat si určité dveře otevřené,“ říká.
Schweitzerův zájem o dlouhodobé uchování molekul a buněk má však i nadpozemský rozměr: spolupracuje s vědci NASA na hledání důkazů o možném minulém životě na Marsu, Saturnově měsíci Titanu a dalších nebeských tělesech. (Letos na jaře například vědci oznámili, že na Saturnově malém měsíci Enceladu se zřejmě nachází voda v kapalném stavu, což je pravděpodobný předpoklad života.)
Astrobiologie je jedním z nejbláznivějších odvětví biologie, které se zabývá životem, který může, ale nemusí existovat a může, ale nemusí mít žádnou rozpoznatelnou formu. „Téměř pro každého, kdo pracuje na věcech NASA, je práce na astrobiologických otázkách jako ve vepřovém nebi,“ říká Schweitzer. Její výzkum v NASA zahrnuje použití protilátek k hledání známek života na nečekaných místech. „Pro mě je to prostředek k dosažení cíle. Opravdu chci vědět něco o svých dinosaurech.“
Za tímto účelem tráví Schweitzerová spolu s Wittmeyerem hodiny před mikroskopy v temných místnostech. Pro Montanana čtvrté generace je i relativně poklidná oblast Raleighu velkoměstem. Toužebně vzpomíná na průzkum terénních lokalit na koních v Montaně. „Paleontologie pod mikroskopem není taková zábava,“ říká. „Mnohem raději bych byl někde venku, kde bych se procházel.“
„Moje oční bulvy jsou úplně usmažené,“ říká Schweitzer po hodinách koukání do okulárů mikroskopu na svítící nádoby a skvrny. Dalo by se to nazvat cenou, kterou platí za to, že není typická.