Dinosaur Shocker
Sinisiin Caprihousuihin ja hihaton toppi pukeutunut Mary Schweitzer istuu mikroskoopin ääressä hämärässä laboratoriossa, ja hänen kasvojaan valaisee vain hehkuva tietokoneruutu, jolla näkyy ohuiden, haarautuvien verisuonten verkosto. Aivan oikein, verisuonia. Dinosauruksesta. ”Ho-ho-ho, olen innoissani”, hän naurahtaa. ”Olen todella innoissani.”
Montanasta löydetty Tyrannosaurus rex kaivettiin esiin 68 miljoonaa vuotta maan alla oltuaan, sen sääriluu murskattiin palasiksi ja fragmentit liuotettiin happoon Schweitzerin laboratoriossa Pohjois-Carolinan valtionyliopistossa Raleighissa. ”Siistit pavut”, hän sanoo ja katselee kuvaruudulla olevaa kuvaa.
Viime vuonna oli todellakin suuri uutinen, kun Schweitzer ilmoitti löytäneensä tuon T. rexin luun sisältä verisuonia ja rakenteita, jotka näyttivät kokonaisilta soluilta – tämä oli ensimmäinen havainto laatuaan. Löytö hämmästytti kollegoita, jotka eivät olleet koskaan kuvitelleet, että edes jälki vielä pehmeästä dinosauruksen kudoksesta voisi säilyä. Kaikkien oppikirjojen mukaan eläimen kuollessa pehmeät kudokset, kuten verisuonet, lihakset ja iho, hajoavat ja katoavat ajan myötä, kun taas luun kaltaiset kovat kudokset voivat vähitellen saada mineraaleja ympäristöstä ja muuttua fossiileiksi. Schweitzer, joka on yksi ensimmäisistä tutkijoista, joka on käyttänyt nykyaikaisen solubiologian välineitä dinosaurusten tutkimiseen, on kumonnut perinteisen käsityksen osoittamalla, että joissakin kymmeniä miljoonia vuosia vanhoissa kivikovissa fossiileissa voi olla pehmytkudosten jäänteitä piilossa niiden sisuksissa. ”Syynä siihen, että sitä ei ole löydetty aiemmin, on se, ettei yksikään oikeasti ajatteleva paleontologi tekisi näytteilleen samaa kuin Mary. Emme näe niin paljon vaivaa kaivaaksemme näitä esineitä maasta, jotta voisimme sitten tuhota ne hapossa”, sanoo dinosauruspaleontologi Thomas Holtz Jr. Marylandin yliopistosta. ”Se on hienoa tiedettä.” Havainnot voivat tuoda uutta valoa siihen, miten dinosaurukset kehittyivät ja miten niiden lihakset ja verisuonet toimivat. Ja uudet havainnot saattavat auttaa ratkaisemaan pitkään jatkuneen väittelyn siitä, olivatko dinosaurukset lämminverisiä, kylmäverisiä – vai molempia.
Sweitzerin tutkimuksen ovat kaapanneet ”nuoren maan” kreationistit, jotka väittävät, että dinosaurusten pehmytkudokset eivät mitenkään voineet säilyä hengissä miljoonia vuosia. He väittävät, että hänen löytönsä tukevat heidän uskomustaan, joka perustuu heidän tulkintaansa Ensimmäisestä Mooseksen kirjasta ja jonka mukaan maapallo on vain muutamia tuhansia vuosia vanha. Ei tietenkään ole epätavallista, että paleontologi on eri mieltä kreationistien kanssa. Mutta kun kreationistit vääristelevät Schweitzerin tietoja, hän ottaa sen henkilökohtaisesti: hän kuvailee itseään ”täydelliseksi ja täydelliseksi kristityksi”. Hänen toimistonsa hyllyllä on laatta, jossa on Vanhan testamentin jae: ”Sillä minä tiedän suunnitelmat, jotka minulla on teitä varten”, julistaa Herra, ”suunnitelmat, jotka tähtäävät teidän menestykseenne eivätkä vahingoittamiseenne, suunnitelmat, jotka tähtäävät teidän toivoonne ja tulevaisuuteenne.”
Voi olla, että Schweitzerin epäsovinnainen lähestymistapa paleontologiaan johtuu hänen mutkikkaasta urapolustaan. Varttuessaan Helenassa, Montanassa, hän kävi läpi vaiheen, jolloin dinosaurukset kiehtoivat häntä monien lasten tapaan. Itse asiassa hän ilmoitti 5-vuotiaana, että hänestä tulee paleontologi. Mutta ensin hän suoritti korkeakoulututkinnon kommunikaatiohäiriöistä, meni naimisiin, sai kolme lasta ja opetti hetken aikaa biologiaa lukiolaisille. Vuonna 1989, kymmenkunta vuotta sen jälkeen, kun hän oli valmistunut yliopistosta, hän osallistui Montana State Universityn kurssille, jota opetti paleontologi Jack Horner Museum of the Rockies -museosta, joka nykyään kuuluu Smithsonian Institutioniin. Luennot herättivät hänen intohimonsa dinosauruksia kohtaan uudelleen. Pian sen jälkeen hän puhui itsensä vapaaehtoiseksi Hornerin laboratorioon ja aloitti paleontologian tohtorintutkinnon.
Aluksi hän ajatteli tutkivansa sitä, miten dinosaurusten luiden mikroskooppinen rakenne vaihtelee sen mukaan, kuinka paljon eläin painaa. Mutta sitten tuli tapaus, jossa oli punaisia täpliä.
Vuonna 1991 Schweitzer yritti tutkia ohuita viipaleita 65 miljoonaa vuotta vanhan T. rexin luista. Hänellä oli vaikeuksia saada viipaleet tarttumaan lasilevyyn, joten hän pyysi apua yliopiston molekyylibiologilta. Biologi Gayle Callis sattui viemään objektilasit eläinlääketieteelliseen konferenssiin, jossa hän asetti muinaiset näytteet muiden tutkittaviksi. Yksi eläinlääkäreistä meni Callisin luo ja kysyi: ”Tiedättekö, että tuossa luussa on punasoluja?”. Toki mikroskoopin alla näkyi, että luu oli täynnä punaisia levyjä. Myöhemmin Schweitzer muistelee: ”Katsoin tätä ja katsoin tätä ja ajattelin, ettei tämä voi olla totta. Punasolut eivät säily.”
Schweitzer näytti dian Hornerille. ”Kun hän löysi ensimmäisen kerran punasolujen näköisiä rakenteita, sanoin: Jep, siltä ne näyttävät”, hänen mentorinsa muistelee. Hän piti mahdollisena, että ne olivat punasoluja, mutta antoi tytölle neuvoja: ”
Sen sijaan hän löysi todisteita luiden sisältämästä hemistä, mikä antoi lisätukea ajatukselle, että ne olivat punasoluja. Häme on osa hemoglobiinia, proteiinia, joka kuljettaa happea veressä ja antaa punasoluille niiden värin. ”Se sai minut todella uteliaaksi poikkeuksellisen säilymisen suhteen”, hän sanoo. Jos tuon yhden dinosauruksen hiukkaset pystyivät sinnittelemään 65 miljoonaa vuotta, ehkä oppikirjat olivat väärässä fossiilisoitumisen suhteen.
Schweitzerillä on tapana olla itseironinen, ja hän väittää olevansa toivoton tietokoneissa, laboratoriotöissä ja tuntemattomille puhumisessa. Kollegat kuitenkin ihailevat häntä ja sanovat, että hän on määrätietoinen ja ahkera ja hallitsee useita monimutkaisia laboratoriotekniikoita, jotka ylittävät useimpien paleontologien taidot. Epätavallisten kysymysten esittäminen vaati paljon rohkeutta. ”Jos osoitat häntä johonkin suuntaan ja sanot, että älä mene tuohon suuntaan, hän on sellainen ihminen, joka kysyy: ’Miksi?’ – ja hän menee ja testaa sen itse”, sanoo Gregory Erickson, paleobiologi Floridan valtionyliopistosta. Schweitzer ottaa riskejä, sanoo Karen Chin, Coloradon yliopiston paleontologi. ”Siitä voi olla suuri hyöty tai se voi olla vain jonkinlainen hupaisa tutkimusprojekti.”
Vuonna 2000 Kalliomuseon kenttätyöntekijä Bob Harmon söi lounasta syrjäisessä Montanan kanjonissa, kun hän katsoi ylös ja näki luun työntyvän ulos kallioseinämästä. Luu osoittautui osaksi ehkä maailman parhaiten säilynyttä T. rexiä. Seuraavien kolmen kesän aikana työmiehet hakkasivat dinosaurusta ja irrottivat sen vähitellen jyrkänteestä. He antoivat sille Harmonin kunniaksi nimen B. rex ja lempinimen Bob. Vuonna 2001 osa dinosauruksesta ja sitä ympäröivästä maasta koteloitiin kipsillä sen suojelemiseksi. Pakkaus painoi yli 2 000 kiloa, mikä osoittautui hieman suuremmaksi kuin heidän helikopterinsa kapasiteetti, joten he halkaisivat sen kahtia. Yksi B. rexin sääriluista oli murtunut kahdeksi isoksi palaksi ja useiksi sirpaleiksi – juuri sitä, mitä Schweitzer tarvitsi mikromittakaavan tutkimuksiaan varten.
Kävi ilmi, että Bob oli saanut väärän nimen. ”Se on tyttö, ja se on raskaana”, Schweitzer muistaa sanoneensa laboratorioteknikolleen katsellessaan sirpaleita. Reisiluun onttoon sisäpintaan Schweitzer oli löytänyt luunpalasia, jotka antoivat yllättävän paljon tietoa niitä valmistaneesta dinosauruksesta. Luut saattavat vaikuttaa vakaalta kuin kivi, mutta itse asiassa ne ovat jatkuvasti muutoksessa. Raskaana olevat naiset käyttävät luidensa kalsiumia rakentaakseen kehittyvän sikiön luustoa. Ennen kuin naaraspuoliset linnut alkavat munia, ne muodostavat jalkojensa ja muiden luidensa sisäpuolelle kalsiumrikkaan rakenteen, jota kutsutaan medullaariseksi luuksi ja jota ne käyttävät pesimäkauden aikana munankuoriensa rakentamiseen. Schweitzer oli tutkinut lintuja, joten hän tunsi medullaarisen luun, ja hän arveli näkevänsä sen tuossa T. rex -näytteessä.
Useimmat paleontologit ovat nykyään yhtä mieltä siitä, että linnut ovat dinosaurusten lähimpiä eläviä sukulaisia. Itse asiassa he sanovat, että linnut ovat dinosauruksia – värikkäitä, uskomattoman monimuotoisia, söpöjä pieniä höyhenpeitteisiä dinosauruksia. Jurakauden metsien theropodit elävät edelleen takapihan ruokintalaitteessa vierailevassa kultasirkussa, tropiikin tukaaneissa ja Afrikan savannilla loikoilevissa strutseissa.
Ymmärtääkseen dinosaurusluutaan Schweitzer kääntyi kahden alkeellisimman elävän linnun puoleen: strutsien ja emujen. Kesällä 2004 hän pyysi useilta strutsin kasvattajilta naaraiden luita. Eräs kasvattaja soitti kuukausia myöhemmin. ”Tarvitsetteko yhä sitä naisstrutsia?” Kuollut lintu oli ollut maanviljelijän kaivurikauhassa useita päiviä Pohjois-Carolinan helteessä. Schweitzer ja kaksi kollegaa keräsivät tuoksuvasta ruhosta jalan ja ajoivat sen takaisin Raleighiin.
Sikäli kuin kukaan voi sanoa, Schweitzer oli oikeassa: Dinosaurus Bobilla todella oli kuollessaan varastossa kallonpohjaluuta. Viime kesäkuussa Science-lehdessä julkaistussa artikkelissa esitellään mikroskooppikuvia strutsin ja emun kallonpohjaluusta vierekkäin dinosauruksen luun kanssa, ja niissä näkyy lähes identtisiä piirteitä.
Testaillessaan B. rexin luunpalasia tarkemmin Schweitzer pyysi laboratorioteknikkoaan Jennifer Wittmeyeriä laittamaan sen heikkoon happoon, joka hitaasti liuottaa luun, mukaan lukien kivettyneen luun – mutta ei pehmytkudoksia. Eräänä perjantai-iltana tammikuussa 2004 Wittmeyer oli tavalliseen tapaan laboratoriossa. Hän otti esiin fossiilisirun, joka oli ollut hapossa kolme päivää, ja laittoi sen mikroskoopin alle ottaakseen kuvan. ” Se oli niin kaareva, etten saanut sitä tarkennettua”, Wittmeyer muistelee. Hän käytti pinsettejä sen litistämiseen. ”Pihdit upposivat siihen, tekivät pienen painauman ja se kaartui takaisin ylös. Sanoin, että lopeta!” Lopulta hän ymmärsi ärsyyntyneenä, mitä hänellä oli käsissään: dinosauruksen pehmytkudoksen palanen, joka oli jäänyt jäljelle, kun sitä ympäröivä mineraaliluu oli liuennut. Yhtäkkiä Schweitzer ja Wittmeyer olivat tekemisissä jonkin sellaisen kanssa, jota kukaan muu ei ollut koskaan nähnyt. Wittmeyerin mukaan parin viikon ajan se oli kuin joulu joka päivä.
Laboratoriossa Wittmeyer ottaa nyt esiin astian, jossa on kuusi lokeroa, joissa jokaisessa on pieni ruskea kudostilkku kirkkaassa nesteessä, ja asettaa sen mikroskoopin linssin alle. Jokaisen näytteen sisällä on hieno, lähes kirkkaasti haarautuvien verisuonten verkosto – Tyrannosaurus rex -naaraan kudos, joka vaelsi metsissä 68 miljoonaa vuotta sitten valmistautuen munimaan. Läheltä katsottuna kyseisen T. rexin ja sen strutsiserkkujen verisuonet näyttävät hämmästyttävän samanlaisilta. Dinosauruksen verisuonten sisällä on asioita, joita Schweitzer kutsuu lehtiartikkelissa diplomaattisesti ”pyöreiksi mikrorakenteiksi” tieteellisen varovaisuuden nimissä, mutta ne ovat punaisia ja pyöreitä, ja hän ja muut tutkijat epäilevät, että ne ovat punasoluja.
Kaikki haluavat tietysti tietää, voisiko tuossa kudoksessa piillä DNA:ta. Wittmeyer, jolla on paljon kokemusta lehdistöstä löydön jälkeen, kutsuu tätä ”kauheaksi kysymykseksi” – onko Schweitzerin työ tasoittamassa tietä kohti tosielämän versiota tieteiskirjallisuuden Jurassic Parkista, jossa dinosaurukset uudistettiin meripihkaan säilötyn DNA:n avulla. Eläimen geneettisen käsikirjoituksen sisältävä DNA on kuitenkin hyvin hauras molekyyli. Sitä on myös naurettavan vaikea tutkia, koska se saastuu niin helposti nykyaikaisen biologisen materiaalin, kuten mikrobien tai ihosolujen, kanssa, kun se on haudattu tai kaivettu esiin. Sen sijaan Schweitzer on testannut dinosaurusten kudosnäytteistä proteiineja, jotka ovat hieman sitkeämpiä ja erottuvat helpommin epäpuhtauksista. Erityisesti hän on etsinyt kollageenia, elastiinia ja hemoglobiinia. Kollageeni muodostaa suuren osan luun telineestä, elastiini kietoutuu verisuonten ympärille ja hemoglobiini kuljettaa happea punasolujen sisällä.
Koska proteiinien kemiallinen koostumus muuttuu evoluution myötä, tutkijat voivat tutkia proteiinien sekvenssejä saadakseen lisätietoja dinosaurusten kehittymisestä. Ja koska proteiinit tekevät kaiken työn kehossa, niiden tutkiminen voi jonain päivänä auttaa tutkijoita ymmärtämään dinosaurusten fysiologiaa – miten esimerkiksi niiden lihakset ja verisuonet toimivat.
Proteiinit ovat aivan liian pieniä poimittaviksi mikroskoopilla. Niitä etsiessään Schweitzer käyttää vasta-aineita, immuunijärjestelmän molekyylejä, jotka tunnistavat proteiinien tiettyjä osia ja sitoutuvat niihin. Schweitzer ja Wittmeyer ovat käyttäneet vasta-aineita kanan kollageenia, lehmän elastiinia ja strutsin hemoglobiinia vastaan etsiessään vastaavia molekyylejä dinosaurusten kudoksesta. Lokakuussa 2005 pidetyssä paleontologiakonferenssissa Schweitzer esitteli alustavia todisteita siitä, että hän on havainnut näytteistä oikeita dinosauruksen proteiineja.
Viime vuoden aikana tehdyt lisälöydöt ovat osoittaneet, että pehmytkudoksen löytyminen B. rexistä ei ollut pelkkää sattumaa. Schweitzer ja Wittmeyer ovat nyt löytäneet todennäköisiä verisuonia, luuta rakentavia soluja ja sidekudosta toisesta T. rexistä, argentiinalaisesta theropodista ja 300 000 vuotta vanhasta villamammuttifossiilista. Schweitzerin työ ”osoittaa meille, ettemme todellakaan ymmärrä hajoamista”, Holtz sanoo. ”Luonnossa on paljon todella perustavanlaatuisia asioita, joista ihmiset vain tekevät oletuksia.”
Nuorten maiden kreationistit pitävät Schweitzerin työtä myös vallankumouksellisena, mutta aivan eri tavalla. He tarttuivat Schweitzerin työhön ensimmäisen kerran sen jälkeen, kun hän kirjoitti vuonna 1997 artikkelin Earth-nimiselle populaaritieteelliselle aikakauslehdelle mahdollisista punasoluista dinosaurusnäytteissään. Creation-lehti väitti, että Schweitzerin tutkimus oli ”vahva todiste koko ajatusta vastaan, että dinosaurukset olisivat eläneet miljoonia vuosia sitten”. Se puhuu paljon sen puolesta, että Raamattu kertoo äskettäisestä luomisesta.”
Tämä tekee Schweitzerin hulluksi. Geologit ovat todenneet, että Hell Creek -muodostuma, josta B. rex löydettiin, on 68 miljoonaa vuotta vanha, ja niin ovat myös siihen haudatut luut. Häntä kauhistuttaa, että jotkut kristityt syyttävät häntä tietojensa todellisen merkityksen salaamisesta. ”He kohtelevat sinua todella huonosti”, hän sanoo. ”He vääristelevät sanojasi ja manipuloivat tietojasi.” Hänelle tiede ja uskonto edustavat kahta eri tapaa tarkastella maailmaa; Jumalan käteen vetoaminen luonnonilmiöiden selittämiseksi rikkoo tieteen sääntöjä. Loppujen lopuksi hän sanoo, että Jumala pyytää uskoa, ei todisteita. ”Jos sinulla on kaikki nämä todisteet ja positiiviset todisteet siitä, että Jumala on olemassa, et tarvitse uskoa. Luulen, että hän tavallaan suunnitteli kaiken niin, ettemme koskaan pystyisi todistamaan hänen olemassaoloaan. Ja minusta se on todella hienoa.”
Määritelmän mukaan tiedemiehet eivät tiedä paljon, koska tieteen tarkoitus on tutkia tuntematonta. Kun Schweitzer tekee selväksi, että tiedemiehet eivät ole selittäneet kaikkea, hän jättää tilaa muille selityksille. ”Mielestäni on aina viisasta jättää tietyt ovet auki”, hän sanoo.
Mutta Schweitzerin kiinnostuksella molekyylien ja solujen pitkäaikaiseen säilymiseen on myös tuonpuoleinen ulottuvuus: hän tekee yhteistyötä NASA:n tutkijoiden kanssa etsiessään todisteita mahdollisesta menneestä elämästä Marsissa, Saturnuksen Titan-kuulla ja muilla taivaankappaleilla. (Tutkijat ilmoittivat esimerkiksi tänä keväänä, että Saturnuksen pienessä kuussa Enceladuksessa näyttää olevan nestemäistä vettä, joka on todennäköinen edellytys elämälle.))
Astrobiologia on yksi biologian hullunkurisimmista haaroista, joka käsittelee elämää, jota voi olla olemassa tai olla olematta ja joka voi olla tai olla ottamatta mitään tunnistettavaa muotoa. ”Lähes kaikki, jotka työskentelevät NASA:n parissa, ovat kuin sikojen taivaassa, kun he työskentelevät astrobiologisten kysymysten parissa”, Schweitzer sanoo. Hänen NASA-tutkimuksessaan käytetään vasta-aineita, joilla etsitään merkkejä elämästä odottamattomissa paikoissa. ”Minulle se on keino päästä päämäärään. Haluan todella tietää dinosauruksistani.”
Tätä tarkoitusta varten Schweitzer viettää Wittmeyerin kanssa tuntikausia mikroskooppien edessä pimeissä huoneissa. Neljännen polven montanalaiselle jopa suhteellisen rento Raleigh’n alue on iso kaupunki. Hän muistelee kaihoisasti kenttäpaikkojen etsintää hevosen selässä Montanassa. ”Paleontologia mikroskoopilla ei ole niin hauskaa”, hän sanoo. ”Olisin paljon mieluummin ulkona tallaamassa.”
”Silmämunani ovat aivan kärähtäneet”, Schweitzer sanoo tuijotettuaan tuntikausia mikroskoopin okulaarien läpi hehkuvia astioita ja tahroja. Sitä voisi kutsua hinnaksi, jonka hän maksaa siitä, ettei ole tyypillinen.