‘Jeg er ligeglad med, hvad de siger om mig’: “Jeg er ligeglad med, hvad de siger om mig”: Palæontolog er ligeglad med kritikere i sin jagt på dinosaurieproteiner
On november 13, 2021 by admin
Trods konventionel visdom arbejder Mary Schweitzer på at omdanne dinosauriepalæontologi til en molekylær videnskab.
CYNTHIA MATTY-HUBER
NORTHEASTERN MONTANA-Den første dag af Mary Schweitzers dinosaurjagt i 2017 går ikke godt. Holdet har søgt under den høje sommersol uden held efter de fossilrige lag, der fletter sig gennem det tørre rangeland her. Så, mod solnedgang, bryder den aldrende Chevy Suburban, som hun og fire kolleger kører i, ud i et kort, poltergeistlignende spektakel – med dørlåse, der hopper op og ned, og flere advarselslamper på instrumentbrættet, der blinker samtidig. Til sidst giver bilen op og standser helt.
Det er en stenet start på en uge, hvor Schweitzer planlægger at gennemkrydse store dele af privat ejendom for at finde de nordligste udgravninger af de lag, der kaldes Hell Creek Formationen. På nærliggende offentlige arealer har de samme lag givet snesevis af fossiler af dinosaurer, men ingen palæontologer er kendt for at have gennemsøgt denne del af det område, der blev bebygget i slutningen af 1800-tallet. “Vi er virkelig heldige at være herude”, siger Schweitzer, der er palæontolog for dinosaurer ved North Carolina State University (NC State) i Raleigh.
Hun tager modgangen med bilerne med ro og nyder solnedgangen, mens andre i hendes gruppe ringer efter hjælp. Udfordringerne i forbindelse med feltarbejdet er mindre i forhold til den storm af kritik, hun har måttet udholde på grund af den centrale påstand i hendes arbejde: at hendes hold har genfundet fragmenter af proteiner fra dinosaurer, der er så gamle som 80 millioner år gamle.
Beviserne, som hun har fremlagt i en række artikler i Science og andre tidsskrifter, udfordrer de traditionelle opfattelser af, hvad et fossil er: en stenkopi af den oprindelige knogle. Hvis denne “sten” indeholder proteiner fra det levende dyr, “ved jeg ikke længere, hvad definitionen er,” siger Schweitzer.
Mere vigtigt er det, at hvis man kunne analysere intakte dinosaurproteiner, ville palæontologien blive en molekylær videnskab, ligesom gammel DNA-forskning har forandret studiet af vores menneskelige forfædre. “Hvis blødt væv er bevaret, er der en hel masse ting, vi kan finde ud af”, siger Jessica Theodor, palæontolog ved University of Calgary i Canada. “Det er banebrydende.”
Forskere vil måske kunne bruge molekylære metoder til at regne dinosaurernes stamtræ ud og få svar på langvarige spørgsmål som f.eks. om dinosaurer var varmblodede eller koldblodede, og hvornår fjer begyndte at blive brugt til at flyve med. Schweitzers opdagelser kan, hvis de bekræftes, være et glimt af dinosaurer i kød og blod.
Men ingen andre end Schweitzer og hendes medarbejdere har været i stand til at kopiere deres arbejde. Selv om studiet af gamle proteiner, palæoproteomik, er ved at tage fart, og der offentliggøres provokerende nye resultater med få ugers mellemrum, stammer de fleste resultater fra prøver, der er tusindvis eller hundredtusindvis af år gamle – størrelsesordener yngre end Schweitzers dinosaurer.
“Jeg ønsker, at de har ret,” siger Matthew Collins, en førende palæoproteomik-forsker ved University of York i Det Forenede Kongerige. “Det er et fantastisk arbejde. Jeg kan bare ikke replikere det.”
Andre er hårdere og antyder, at Schweitzers proteinstykker stammer fra bakterier eller forureninger. “Det er problematisk, at intet andet laboratorium har været i stand til at replikere Mary Schweitzers arbejde,” siger Jakob Vinther, en palæontolog ved University of Bristol i Storbritannien, som har forsøgt at gøre det. “Det er stadig et idiom, at usædvanlige påstande kræver usædvanlige beviser”, tilføjer Michael Buckley, palæontolog ved University of Manchester, også i Storbritannien.
Schweitzer, som kom sent til området, og hvis usædvanlige baggrund gør hende til en outsider på et område, der stadig er domineret af mænd, er ikke bange. Hun har brugt årtier på at opbygge sin sag. Nu håber hun på sin Hell Creek-ekspedition at finde nye, velbevarede fossiler, der måske rummer gamle proteiner – og nye beviser til at overbevise tvivlerne. “Jeg er ligeglad med, hvad de siger om mig,” siger hun. “Jeg ved, at mit arbejde er godt.”
Sådan går man på jagt efter proteiner i dinosaurfossiler
Mary Schweitzer og hendes kolleger fjerner først mineraler fra fossiler som f.eks. et hadrosaur-lårben og efterlader organisk materiale. Derefter anvender de en række optiske, kemiske og biologiske metoder til at finde frem til gamle proteiner, selv om resultaterne er omstridte.
020µm02µmMassespektrometriAntistoffluorescensMikroskopiSpektrum viser molekylernes vægt og giver et fingerpeg om deres identitet.Brachylophosaurus canadensis lårbenAfsnit, der er udtaget til molekylær analyseKontroversielle ledetrådeIdentificerer proteinfragmenter og giver sekvensen af aminosyrer, der udgør hvert fragment.Lyser målproteiner op, når fluorescensmærkede antistoffer binder sig til dem.Afslører træk i demineraliserede fossiler. Her ser det ud til at være en knoglecelle, der ligger i en fibermatrix, som måske er kollagen.Mary Schweitzer og hendes kolleger fjerner først mineraler fra fossiler som f.eks. et hadrosaur-lårben og efterlader organisk materiale. Derefter anvender de en række optiske, kemiske og biologiske metoder for at finde frem til gamle proteiner, men resultaterne er omstridte.
Den 62-årige Schweitzer, der er tredje generation af Montanan, voksede op uden for Helena som det yngste af tre børn i en konservativ katolsk familie. Hendes far, som hun var meget tæt knyttet til, døde af et hjerteanfald, da hun var 16 år, og Schweitzer vendte sig til den fundamentalistiske kristendom for at finde trøst, og hun indlejrede sig dybt i sit nye samfund. Hun afviste også evolutionen og antog troen på, at Jorden kun er 6000 år gammel.
Efter at have taget en bacheloruddannelse i audiologi blev Schweitzer gift og fik tre børn. Hun tog tilbage til skolen på Montana State University i Bozeman for at tage en uddannelse i pædagogik og planlagde at blive naturfagslærer på en gymnasieskole. Men så overværede hun et foredrag om dinosaurer, som blev holdt af Jack Horner, der nu er pensioneret fra universitetet, og som stod model for palæontologen i den oprindelige Jurassic Park-film. Efter foredraget gik Schweitzer hen til Horner og spurgte, om hun kunne høre hans undervisning.
“Hej Jack, jeg hedder Mary,” husker Schweitzer, at hun sagde til ham. “Jeg er en ung jord-kreationist. Jeg vil vise dig, at du tager fejl med hensyn til evolutionen.”
“Hej Mary, jeg hedder Jack. Jeg er ateist,” sagde han til hende. Så gik han med til at lade hende sidde med på kurset.
I løbet af de næste seks måneder åbnede Horner Schweitzers øjne for de overvældende beviser, der støttede evolutionen og Jordens oldtid. “Han forsøgte ikke at overbevise mig,” siger Schweitzer. “Han fremlagde bare beviserne.”
Hun afviste mange fundamentalistiske synspunkter, hvilket var en smertefuld omvendelse. “Det kostede mig meget: mine venner, min kirke, min mand.” Men det ødelagde ikke hendes tro. Hun følte, at hun så Guds håndværk ved at sætte evolutionen i gang. “Det gjorde Gud større,” siger hun.
I 1990 meldte hun sig frivilligt til at arbejde i Horners laboratorium, hvor hun skar stykker af Tyrannosaurus rex-knogler ud i tynde sektioner til analyse. Under et lysmikroskop så Schweitzer grupper af røde cirkulære strukturer, der for alt i verden lignede røde blodlegemer.
Schweitzer vidste, at dette var palæontologisk kætteri: Ifølge lærebøgerne er det sådan, at når der dannes fossiler, så henfalder alt andet end det mest hårdføre organiske materiale og efterlader en blanding af tilbageværende mineraler plus nye mineraler, der er sivet ind og har taget knoglens form. I mellemtiden falder de skrøbelige kæder af aminosyrer i proteinerne hurtigt fra hinanden. Schweitzer følte sig “noget skræmt” og ønskede ikke at fortælle nogen, og slet ikke Horner, hvad hun havde set under kikkerten.
Hun betroede sig til en medstuderende, som spredte nyheden. Horner fik nys om det og kaldte Schweitzer ind. “De er på det rigtige sted for at være røde blodlegemer,” husker hun, at hun sagde til ham. “Men de kan ikke være røde blodlegemer. Det ved vi alle sammen.”
Horner stirrede selv på objektglasset i 5-10 minutter. “Bevis mig, at de ikke er det,” sagde han.”
Schweitzer siger, at dette øjeblik var et vendepunkt i hendes liv. “Det var det næstmest betydningsfulde, som nogen nogensinde har sagt til mig,” siger hun. (Den første var, da hendes tidligere mand kaldte hendes arbejde om dinosaurer for “irrelevant”). “Det er den måde, videnskaben bør fungere på. Man kan ikke bevise, at noget er sandt. Men man kan modbevise det. Jeg har lige siden forsøgt at modbevise det. Det har jeg stadig ikke.”
For at forfølge blodcelle-sporet foreslog Horner, at Schweitzer skulle fortsætte sin doktorgrad hos ham. Hun fik sin ph.d. i 1995, et par dage før sin 40-års fødselsdag. Og hun begyndte at offentliggøre artikler sammen med Horner og andre, hvor hun fremlagde beviser for, at disse tilsyneladende røde blodlegemer var det synlige tegn på organiske rester, der lå på lur i dinosauriefossiler.
I deres første artikel, der blev offentliggjort i Journal of Vertebrate Paleontology i 1997, rapporterede Schweitzer, Horner og kolleger, at spektroskopi og kemiske analyser af ekstrakter fra en T. rex lårben tydede på bevarede proteiner, herunder en form for kollagen, der forekommer hyppigt i moderne dyreknogler.
I 2005 forsøgte Schweitzer, Horner og to kolleger sig med en anden teknik. De opløste mineralerne i en fossilprøve fra T. rex; det, der blev tilbage, rapporterede de i Science, var strukturer, der lignede millimeterlange blodkar, som bøjede og strækkede sig som ægte væv, når de blev trukket i dem med en lille pincet. Horner, der nu arbejder på Burke Museum i Seattle, Washington, krediterer Schweitzer for ideen om at afmineralisere fossilet, en praksis, der er sjælden inden for palæontologi, men almindelig for biologer, der studerer moderne knogler. “Den forudfattede opfattelse var, at der umuligt kunne være noget tilbage”, siger han.
Schweitzers mest eksplosive påstand kom 2 år senere i to artikler i Science. I prøver fra deres 68 millioner år gamle T. rex opdagede Schweitzer og kolleger mikrostrukturer, der almindeligvis ses i moderne kollagen, såsom periodiske bånd hver 65. nanometer, som afspejler, hvordan fibrene samles. Som et andet bevis fandt holdet, at anti-kollagen-antistoffer bundet til disse påståede fibre. Endelig analyserede de de samme regioner sammen med John Asara, der er specialist i massespektrometri fra Harvard University, som fik vægten af seks kollagenfragmenter og dermed udregnede deres aminosyresekvenser. Sekvenserne lignede dem fra nutidens fugle, hvilket understøtter de mange fossile beviser for, at fugle nedstammer fra uddøde dinosaurer.
Andre anfægtede resultaterne og foreslog, at de strukturer, der blev set under linsen, kunne være bakterielle biofilm, og at massespektrometri-resultaterne kunne afspejle forurening med moderne fuglekollagen.
Men Schweitzers hold fortsatte. I 2009 rapporterede hun, Asara og kolleger i Science, at de havde isoleret proteinfragmenter fra en anden dinosaur, en 80 millioner år gammel hadrosaur. Asaras laboratorium identificerede otte kollagenfragmenter. Denne gang sendte Schweitzer prøver af fossile ekstrakter til et uafhængigt laboratorium, som også påviste tre af kollagenfragmenterne.
Samlet set viste sekvenserne, at det formodede hadrosauruskollagen var tættere beslægtet med T. rex og fugle end med moderne krybdyr. “Dette beviser, at den første undersøgelse ikke var et one-hit wonder,” sagde Asara dengang. To laboratorier påviste også proteinerne laminin og elastin med antistofprøver, selv om massespektrometri ikke kunne finde sekvenser for disse proteiner.
I 2007 udgravede Schweitzers hold en 80 millioner år gammel hadrosaur i Montana. Senere rapporterede de svage signaturer af bevarede proteinfragmenter, men ingen uafhængig gruppe har formået at replikere disse fund.
MARY SCHWEITZER
På dag to af deres fossiljagt får Schweitzer og kolleger en langsom start, mens Chevy’en bliver bugseret og repareret. Endelig er de tilbage i marken og spreder sig ud over Hell Creek-udgravninger. For 66 millioner år siden strejfede T. rex og Triceratops rundt i et varmt og fugtigt landskab her, hvor de krydsede et slynget floddelta. Nu er jorden udtørret og udsat, så palæontologerne kan se knogler, der titter frem fra eroderede bjergsider.
Schweitzer scanner jorden, mens hun går, og forklarer, at tidligere indsamlede fossiler sandsynligvis er forurenet med moderne proteiner fra alt fra bakterier til mennesker. Hvis hun finder et nyt skelet, vil hun lade noget af det være indkapslet i det omgivende materiale for at holde moderne forureninger ude og undgå at anvende den organiske lim, der ofte bruges til at holde skrøbelige fossiler sammen.
Men efter otte timers fossiljagt opdager holdet kun nogle få vildfarne knoglefragmenter. “Ingen T. rex i dag,” siger Schweitzer.
Hun har brug for flere fossiler for at dæmpe den fortsatte kritik. Ud over at rejse spøgelset om forurening har Buckley og andre hævdet, at antistoffer ofte binder uspecifikt og giver falsk-positive resultater. Kritikerne har også bemærket, at en af de seks aminosyresekvenser, der blev rapporteret i 2007-artiklen, var forkert tildelt og sandsynligvis er ukorrekt. Asara var senere enig og trak den pågældende sekvens tilbage.
“Det er bekymrende,” siger Maria McNamara, palæontolog ved University College Cork i Irland. “Hvis man vil fremsætte påstande om bevarelse, skal man virkelig have solide argumenter. På dette tidspunkt tror jeg ikke, at vi er helt der.”
Buckley og kolleger dykkede også dybere ned i proteomerne hos strudse og alligatorer, som de rapporterede den 31. maj i Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. De fandt, at en proteinsekvens i Schweitzers data, som rapporteres at være unik for dinosaurer, faktisk passer til en sekvens fra moderne strudsefugle. Så det påståede dinosaurieprotein kan være et forurenende stof fra moderne prøver, siger Buckley. “Man kan ikke udelukke det.”
Collins tilføjer, at Schweitzers prøver ikke viser den nedbrydning, der forventes i visse aminosyrer efter så mange millioner år; hans arbejde tyder på, at proteiner højst kan overleve en million år eller deromkring.
Vinthers resultater gør ham også skeptisk. Han søger efter organiske stoffer i fossiler fra dinosaurer ved at bruge varme til at nedbryde molekyler til flygtige komponenter og køre dem gennem et massespektrometer. Han har fundet tegn på relativt stabile organiske molekyler som kolesterol og pigmentet melanin, men han har aldrig set de afslørende byggesten til proteiner.
Schweitzer og hendes hold har detaljerede svar på alle disse kritikpunkter. NC State postdoc og massespektrometriekspert Elena Schroeter bemærker, at det kollagen, der er set i deres dinosaurprøver, for det meste mangler de aminosyrer, som Collins sporede. Hvor disse særlige aminosyrer er til stede, er mange af dem faktisk nedbrudt.
Med hensyn til Vinthers kritik siger Schweitzer, at hans metode ikke er egnet til at finde spor af proteiner, så det er ikke overraskende, at han ikke kunne gentage hendes teams resultater. “De følger ikke vores teknikker, og så kritiserer de os, når de ikke får de samme resultater,” siger hun.
Sig tilføjer hun, at hendes hold finder mere end kollagen: Det har genfundet sekvenser fra otte proteiner, der er isoleret fra noget, der ser ud til at være blodkar, og som alle matcher almindelige karproteiner som f.eks. actin, tubulin og hæmoglobin. Det er svært at forestille sig, at de alle stammer fra forurening, siger Schroeter. “På hvilket tidspunkt bliver kontaminering så usandsynligt, at det ikke længere er en rimelig forklaring?” spørger hun.
I januar rapporterede Schweitzers hold i Journal of Proteome Research (JPR), at de havde lavet deres analyse fra 2009 om for at besvare kritikerne, idet de analyserede nye stykker knogle fra hadrosauren og omarbejdede deres laboratorieprocedurer for at undgå kontaminering. “Vi efterlod en hel meter sediment omkring fossilet, brugte ingen lim eller konserveringsmidler og eksponerede kun knoglen i et aseptisk miljø. massespektrometeret blev renset for forurenende stoffer, før vi kørte prøven,” siger Schweitzer. Holdet identificerede otte proteinfragmenter, hvoraf to var identiske med dem, der tidligere var fundet.
På det tidspunkt kaldte Enrico Cappellini, ekspert i palæoproteomik ved Københavns Universitets Naturhistoriske Museum i Danmark, artiklen for “en milepæl”. “Metodologien og procedurerne … blev alle udført på et topmoderne niveau.” Beviserne for proteinsekvenser ser ægte ud, sagde han. “Implikationerne er store.”
Efter JPR-papiret siger nogle, at de er forundrede over den vedholdende skepsis. “Jeg forstår det ikke,” siger Johan Lindgren, en dinosauruspalæontolog fra Lunds Universitet i Sverige, som for nylig er begyndt at samarbejde med Schweitzer. “Det virker som om der er dobbeltmoral”, idet nogle forskere ignorerer Schweitzers mange beviser, mens de kommer med deres egne dristige påstande med mindre opbakning. “Hun er ekstremt forsigtig med ikke at overdrive det, hun gør.”
Theodor er enig. “Jeg tror, at kulturelle faktorer spiller ind,” siger hun og bemærker, at kun få kvinder har ledende stillinger inden for dinosaur-palæontologi. “Jeg siger ikke, at kritikken er helt forkert, men den er mere vitriolsk, end hun fortjener.” Hun mener, at Schweitzer bør have enorm anerkendelse for at have presset forskerne til at genoverveje deres antagelser. “Selv hvis det viser sig, at hun tager fejl i nogle detaljer, har hun stimuleret en enorm mængde arbejde.”
Tilbage i Montanas rangeland lyder Schweitzers stemme tung, når hun taler om sine kritikere, som om hun har opbygget arvæv fra disse møder. “Det har taget lidt ud af mig,” siger hun. “Måske er jeg ikke skabt til den rolle.” Kampene har også taget hårdt på hendes finansiering; hendes National Science Foundation-bevilling udløber til efteråret. “Jeg bekymrer mig konstant om at holde laboratoriet i gang,” siger hun.
Men da hun går over et tørt område ved Hell Creek, bliver hun igen glad ved udsigten til opdagelser. “Det er vanedannende,” siger hun og scanner jorden for gamle knogler. Takket være en privat donor har hun penge til yderligere halvandet år. Og Capellini har indvilliget i at analysere prøver af dinosaurertænder parallelt med hendes laboratorium, hvilket kan give uafhængig støtte til hendes påstand om, at proteiner kan overleve dybe tider.
Så Schweitzer fortsætter og går rask gennem badlands på jagt efter fossiler, proteinstykker og måske en dag accept. “Jeg er ikke meget af en kæmper,” siger hun. “Men jeg er meget stædig.”
Skriv et svar