‘Non mi interessa cosa dicono di me’: Paleontologo affronta i critici nella sua caccia alle proteine dei dinosauri

NORTHEASTERN MONTANA-Il primo giorno della caccia ai dinosauri 2017 di Mary Schweitzer non sta andando bene. La squadra ha cercato sotto il sole estivo senza successo gli strati ricchi di fossili che si intrecciano attraverso l’arido rangeland qui. Poi, verso il tramonto, la vecchia Chevy Suburban in cui lei e quattro colleghi stanno viaggiando si scatena in un breve spettacolo da poltergeist: le serrature delle porte saltano su e giù e più spie sul cruscotto lampeggiano contemporaneamente. Alla fine, l’auto si arrende e si ferma completamente.

È un inizio difficile per una settimana durante la quale Schweitzer intende attraversare vaste zone di proprietà privata alla ricerca degli affioramenti più settentrionali dei letti chiamati Hell Creek Formation. Sui terreni pubblici vicini, questi stessi letti hanno prodotto decine di fossili di dinosauri, ma nessun paleontologo è noto per aver perlustrato questa sezione del rangeland, stabilita alla fine del 1800. “Siamo davvero fortunati ad essere qui”, dice Schweitzer, una paleontologa dei dinosauri alla North Carolina State University (NC State) di Raleigh. Le sfide del lavoro sul campo sono minori rispetto alla tempesta di critiche che ha sopportato per l’affermazione centrale del suo lavoro: che il suo team ha recuperato frammenti di proteine da dinosauri vecchi di 80 milioni di anni.

La prova, che ha esposto in una serie di documenti su Science e altre riviste, sfida le nozioni tradizionali di ciò che è un fossile: una replica in pietra dell’osso originale. Se quella “pietra” include proteine dell’animale vivente, “non so più quale sia la definizione”, dice Schweitzer.

Più importante, essere in grado di analizzare le proteine intatte dei dinosauri trasformerebbe la paleontologia in una scienza molecolare, tanto quanto la ricerca sul DNA antico ha trasformato lo studio dei nostri antenati umani. “Se i tessuti molli sono conservati, ci sono un sacco di cose che possiamo capire”, dice Jessica Theodor, una paleontologa dell’Università di Calgary in Canada. “

I ricercatori potrebbero essere in grado di utilizzare i metodi molecolari per elaborare l’albero genealogico dei dinosauri, e ottenere risposte a domande di vecchia data come se i dinosauri erano a sangue caldo o freddo e quando le piume hanno iniziato ad essere utilizzate per il volo. Le scoperte di Schweitzer, se confermate, potrebbero rappresentare degli scorci di dinosauri in carne ed ossa.

Ma nessuno tranne Schweitzer e i suoi collaboratori è stato in grado di replicare il loro lavoro. Anche se lo studio delle proteine antiche, o paleoproteomica, sta decollando, con nuovi risultati provocatori annunciati ogni poche settimane, la maggior parte dei risultati provengono da campioni vecchi di migliaia o centinaia di migliaia di anni – ordini di grandezza più giovani dei dinosauri di Schweitzer.

“Voglio che abbiano ragione”, dice Matthew Collins, uno dei principali ricercatori di paleoproteomica all’Università di York nel Regno Unito. “È un grande lavoro. Altri sono più duri e suggeriscono che i pezzi di proteine di Schweitzer provengano da batteri o contaminanti. “È problematico che nessun altro laboratorio sia stato in grado di replicare il lavoro di Mary Schweitzer”, dice Jakob Vinther, un paleontologo dell’Università di Bristol nel Regno Unito, che ha provato a farlo. “L’idioma che affermazioni eccezionali richiedono prove eccezionali rimane”, aggiunge Michael Buckley, un paleontologo dell’Università di Manchester, anche lui nel Regno Unito.

Schweitzer, che è arrivata tardi sul campo, e il cui background insolito la proietta come un outsider in un campo ancora dominato dagli uomini, non è intimidita. Ha passato decenni a costruire il suo caso. Ora, nella sua spedizione a Hell Creek, spera di trovare nuovi fossili ben conservati che potrebbero ospitare antiche proteine e nuove prove per convincere i dubbiosi. “Non mi interessa quello che dicono di me”, dice. “So che il mio lavoro è buono.”

Una montanara di terza generazione, Schweitzer, 62 anni, è cresciuta fuori Helena come la più giovane di tre figli in una famiglia cattolica conservatrice. Suo padre, a cui era molto legata, morì di un attacco di cuore quando lei aveva 16 anni, e Schweitzer si rivolse al cristianesimo fondamentalista per trovare conforto, inserendosi profondamente nella sua nuova comunità. Rifiutò anche l’evoluzione e adottò la convinzione che la Terra avesse solo 6000 anni.

Dopo aver conseguito una laurea in audiologia, Schweitzer si sposò ed ebbe tre figli. Tornò a scuola alla Montana State University di Bozeman per una laurea in educazione, progettando di diventare un insegnante di scienze al liceo. Ma poi si è seduta ad una conferenza sui dinosauri tenuta da Jack Horner, ora in pensione dall’università, che era il modello per il paleontologo nel film originale Jurassic Park. Dopo la conferenza, Schweitzer andò da Horner per chiedergli se poteva assistere alla sua lezione.

“Ciao Jack, sono Mary”, ricorda Schweitzer. “Sono una giovane creazionista della Terra. Ti dimostrerò che ti sbagli sull’evoluzione.”

“Ciao Mary, sono Jack. Sono un ateo”, le disse. Poi accettò di farla partecipare al corso.

Nei 6 mesi successivi, Horner aprì gli occhi di Schweitzer sulle prove schiaccianti a sostegno dell’evoluzione e dell’antichità della Terra. “Non ha cercato di convincermi”, dice Schweitzer. “

Ha rifiutato molti punti di vista fondamentalisti, una conversione dolorosa. “Mi è costato molto: i miei amici, la mia chiesa, mio marito”. Ma non ha distrutto la sua fede. Sentiva di aver visto l’opera di Dio nel mettere in moto l’evoluzione. “Nel 1990, si è offerta volontaria per lavorare nel laboratorio di Horner, tagliando pezzi di ossa di Tyrannosaurus rex in sezioni sottili per l’analisi. Al microscopio ottico, Schweitzer vide gruppi di strutture circolari rosse che assomigliavano in tutto e per tutto a globuli rossi.

Schweitzer sapeva che si trattava di un’eresia paleontologica: Secondo i libri di testo, quando i fossili si formano, tutta la materia organica, tranne la più resistente, si decompone, lasciando una miscela di minerali rimasti più quelli nuovi che sono penetrati e hanno preso la forma dell’osso. Nel frattempo, le fragili catene di aminoacidi delle proteine si sfaldano rapidamente. Sentendosi “un po’ terrorizzato”, Schweitzer non voleva dire a nessuno, tanto meno a Horner, quello che aveva visto sotto il cannocchiale.

Si confidò con un collega laureato, che diffuse la notizia. Horner ha preso fiato e ha chiamato Schweitzer. “Sono nel posto giusto per essere globuli rossi”, ricorda di avergli detto. “Ma non possono essere globuli rossi. Lo sappiamo tutti.”

Horner fissò lui stesso il vetrino per 5-10 minuti. “Dimostrami che non lo sono”, disse.

Schweitzer dice che questo momento è stato un punto di svolta nella sua vita. “È stata la seconda cosa di maggior impatto che qualcuno mi abbia mai detto”, dice. (La prima fu quando il suo ex marito definì il suo lavoro sui dinosauri “irrilevante”). “Questo è il modo in cui la scienza dovrebbe funzionare. Non puoi provare che qualcosa è vero. Ma si può confutare. Da allora ho cercato di confutarla. Non l’ho ancora fatto.”

Per inseguire la pista delle cellule del sangue, Horner suggerì a Schweitzer di proseguire il dottorato con lui. Ha conseguito il dottorato nel 1995, pochi giorni prima del suo 40° compleanno. E cominciò a pubblicare articoli con Horner e altri, esponendo le prove che quegli apparenti globuli rossi erano il segno visibile di residui organici in agguato nei fossili di dinosauro.

Nel loro primo articolo, pubblicato nel Journal of Vertebrate Paleontology nel 1997, Schweitzer, Horner e colleghi riferirono che la spettroscopia e le analisi chimiche di estratti da un femore di T. rex suggerivano proteine conservate, compresa una forma di collagene abbondante nelle ossa degli animali moderni.

Nel 2005, Schweitzer, Horner e due colleghi hanno provato un’altra tecnica. Hanno sciolto i minerali in un campione fossile di T. rex; ciò che è rimasto, hanno riferito su Science, erano strutture che sembravano vasi sanguigni millimetrici che si flettevano e si allungavano come il tessuto reale quando venivano tirati da piccole pinzette. Horner, ora del Burke Museum di Seattle, Washington, accredita Schweitzer per l’idea di demineralizzare il fossile, una pratica rara in paleontologia ma comune per i biologi che studiano le ossa moderne. “Il concetto preconcetto era che non poteva rimanere nulla”, dice.

L’affermazione più esplosiva di Schweitzer è arrivata due anni dopo in due articoli su Science. In campioni dal loro T. rex di 68 milioni di anni, Schweitzer e colleghi hanno individuato microstrutture comunemente viste nel collagene moderno, come bande periodiche ogni 65 nanometri, che riflettono come le fibre si assemblano. In un’altra linea di prova, il team ha trovato che gli anticorpi anticollagene si legano a quelle fibre presunte. Infine, hanno analizzato quelle stesse regioni con lo specialista di spettrometria di massa dell’Università di Harvard John Asara, che ha ottenuto il peso di sei frammenti di collagene, e quindi ha elaborato le loro sequenze di amminoacidi. Le sequenze assomigliavano a quelle degli uccelli di oggi, sostenendo la ricchezza di prove fossili che gli uccelli discendono dai dinosauri estinti.

Altri hanno contestato i risultati, suggerendo che le strutture viste sotto il cannocchiale potrebbero essere biofilm batterici, e che i risultati della spettrometria di massa potrebbero riflettere la contaminazione con il collagene degli uccelli moderni.

Ma il team di Schweitzer ha continuato. Nel 2009, lei, Asara e colleghi hanno riferito su Science di aver isolato frammenti di proteine da un secondo dinosauro, un adrosauro di 80 milioni di anni. Il laboratorio di Asara ha identificato otto frammenti di collagene. Questa volta Schweitzer ha inviato campioni di estratto fossile a un laboratorio indipendente, che ha anche rilevato tre dei frammenti di collagene.

Insieme, le sequenze hanno mostrato che il presunto collagene di adrosauro era più strettamente legato al T. rex e agli uccelli che ai rettili moderni. “Questo dimostra che il primo studio non era una meraviglia da un colpo solo”, ha detto Asara all’epoca. Due laboratori hanno anche rilevato le proteine laminina ed elastina con test di anticorpi, anche se la spettrometria di massa non è riuscita a trovare sequenze per queste proteine.

Il secondo giorno della loro caccia al fossile, Schweitzer e colleghi iniziano lentamente mentre la Chevy viene rimorchiata e riparata. Finalmente, sono di nuovo sul campo, a ventaglio sugli affioramenti di Hell Creek. Sessantasei milioni di anni fa, T. rex e Triceratops vagavano in un paesaggio caldo e umido qui, attraversando un delta di un fiume serpeggiante. Ora, il terreno è arido ed esposto, così i paleontologi possono individuare le ossa che spuntano dai pendii erosi.

Schweitzer scruta il terreno mentre cammina, spiegando che i fossili raccolti in precedenza sono probabilmente contaminati da proteine moderne provenienti da tutto, dai batteri alle persone. Se trova un nuovo scheletro, ne lascerà una parte incassata nel materiale circostante per tenere fuori i contaminanti moderni ed evitare di applicare le colle organiche spesso usate per tenere insieme fossili fragili.

Ma dopo 8 ore di caccia ai fossili, il team individua solo alcuni frammenti di ossa vaganti. “Nessun T. rex oggi”, dice Schweitzer.

Ha bisogno di più fossili per calmare un continuo tamburellare di critiche. Oltre a sollevare lo spettro della contaminazione, Buckley e altri hanno sostenuto che gli anticorpi spesso si legano in modo aspecifico e danno risultati falsamente positivi. I critici hanno anche notato che una delle sei sequenze di aminoacidi riportate nel documento del 2007 è stata assegnata erroneamente ed è probabilmente errata. L’Asara ha poi accettato e ritrattato quella particolare sequenza.

“Questo è preoccupante”, dice Maria McNamara, una paleontologa dell’University College Cork in Irlanda. “Se hai intenzione di fare affermazioni sulla conservazione, hai davvero bisogno di avere argomentazioni solide. A questo punto non credo che ci siamo.”

Buckley e colleghi hanno anche scavato più a fondo nei proteomi di struzzi e alligatori, come hanno riferito il 31 maggio negli Atti della Royal Society B: Scienze Biologiche. Hanno scoperto che una sequenza proteica nei dati di Schweitzer segnalata come unica per i dinosauri corrisponde in realtà a una sequenza di struzzi moderni. Quindi la presunta proteina del dinosauro potrebbe essere un contaminante da campioni moderni, dice Buckley. “Non si può escludere.”

Collins aggiunge che i campioni di Schweitzer non mostrano la degradazione prevista in certi amminoacidi dopo tanti milioni di anni; il suo lavoro suggerisce che le proteine potrebbero sopravvivere un milione di anni o giù di lì al massimo.

I risultati di Vinther lo rendono anche scettico. Cerca elementi organici nei fossili di dinosauro usando il calore per scomporre le molecole in componenti volatili e facendole passare attraverso uno spettrometro di massa. Ha raccolto segni di molecole organiche relativamente stabili come il colesterolo e il pigmento melanina, ma non ha mai visto i blocchi rivelatori delle proteine.

Schweitzer e il suo team hanno risposte dettagliate a tutte queste critiche. Elena Schroeter, postdoc della NC State ed esperta di spettrometria di massa, nota che il collagene visto nei loro campioni di dinosauro manca per lo più degli aminoacidi che Collins ha tracciato. Dove questi particolari aminoacidi sono presenti, molti sono effettivamente degradati.

Per quanto riguarda le critiche di Vinther, Schweitzer dice che il suo metodo non è adatto a trovare tracce di proteine, quindi non è sorprendente che non abbia potuto replicare i risultati del suo team. “Non seguono le nostre tecniche, e poi ci criticano quando non ottengono gli stessi risultati”, dice.

Aggiunge che il suo team sta trovando più del collagene: Ha recuperato le sequenze di otto proteine isolate da quelli che sembrano essere vasi sanguigni, tutte corrispondenti alle proteine comuni dei vasi come actina, tubulina ed emoglobina. È difficile immaginare che tutte derivino da una contaminazione, dice Schroeter. “A che punto la contaminazione diventa così improbabile da non essere una spiegazione parsimoniosa?” si chiede.

A gennaio, il team di Schweitzer ha riferito nel Journal of Proteome Research (JPR) di aver rifatto le analisi del 2009 per rispondere alle critiche, analizzando nuovi pezzi di ossa dall’adrosauro e rielaborando le procedure di laboratorio per evitare la contaminazione. “Abbiamo lasciato un metro intero di sedimento intorno al fossile, non abbiamo usato colle o conservanti e abbiamo esposto l’osso solo in un ambiente asettico. Lo spettrometro di massa è stato ripulito dai contaminanti prima di eseguire il campione”, dice Schweitzer. Il team ha identificato otto frammenti di proteine, due dei quali erano identici a quelli trovati in precedenza.

All’epoca, Enrico Cappellini, un esperto di paleoproteomica presso il Museo di storia naturale dell’Università di Copenaghen, ha definito il documento “una pietra miliare”. “La metodologia e le procedure … tutto è stato fatto a livelli d’avanguardia”. La prova delle sequenze proteiche sembra reale, ha detto. “Le implicazioni sono grandi.”

Dopo il documento del JPR, alcuni dicono di essere perplessi dallo scetticismo persistente. “Non capisco”, dice Johan Lindgren, un paleontologo di dinosauri dell’Università di Lund in Svezia, che ha recentemente iniziato a collaborare con Schweitzer. “Sembra che ci sia un doppio standard”, con alcuni ricercatori che ignorano le molteplici linee di prova di Schweitzer mentre fanno le loro affermazioni audaci con meno supporto. “Lei è estremamente attenta a non esagerare quello che sta facendo.”

Theodor è d’accordo. “Penso che i fattori culturali giocano in questo”, dice, notando che poche donne occupano posizioni di rilievo nella paleontologia dei dinosauri. “Non sto dicendo che le critiche sono fuori base, ma sono più al vetriolo di quanto lei meriti”. Dice che Schweitzer dovrebbe ottenere un enorme credito per spingere i ricercatori a ripensare le loro ipotesi. “Anche se si scopre che ha torto in qualche dettaglio, ha stimolato un’enorme quantità di lavoro.”

Di nuovo nella prateria del Montana, la voce di Schweitzer suona pesante quando parla dei suoi critici, come se avesse accumulato tessuto cicatriziale da questi incontri. “Mi ha portato via un po’ di tempo”, dice. “Forse non sono tagliata per quella parte”. Le battaglie hanno preso un pedaggio sul suo finanziamento, anche; la sua sovvenzione della National Science Foundation scade in autunno. “Mi preoccupo costantemente di mandare avanti il laboratorio”, dice.

Ma mentre cammina su una zona arida di Hell Creek, si rallegra di nuovo alla prospettiva della scoperta. “È coinvolgente”, dice, scrutando il terreno alla ricerca di ossa antiche. Grazie a un donatore privato, ha i soldi per un altro anno e mezzo. E Capellini ha accettato di analizzare campioni di denti di dinosauro in parallelo con il suo laboratorio, che potrebbe offrire un supporto indipendente per la sua affermazione che le proteine possono sopravvivere al tempo profondo.

Così Schweitzer spinge avanti, camminando alacremente attraverso le badlands in cerca di fossili, pezzi di proteine, e, forse un giorno, di accettazione. “Non sono un gran combattente”, dice. “Ma sono molto testardo”

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