‘Nu-mi pasă ce se spune despre mine’: Paleontologul își înfruntă criticii în căutarea proteinelor din dinozauri
On noiembrie 13, 2021 by admin
Sfidând înțelepciunea convențională, Mary Schweitzer lucrează pentru a transforma paleontologia dinozaurilor într-o știință moleculară.
CYNTHIA MATTY-HUBER
NORTHEASTERN MONTANA-Prima zi a vânătorii de dinozauri din 2017 a lui Mary Schweitzer nu merge bine. Echipa a căutat fără succes, sub soarele puternic al verii, straturile bogate în fosile care brăzdează pășunile aride de aici. Apoi, spre apusul soarelui, vechiul Chevy Suburban în care se află ea și patru colegi izbucnește într-un scurt spectacol de tip poltergeist – cu încuietori de uși care sar în sus și în jos și mai multe lumini de avertizare de pe tabloul de bord care clipesc simultan. În cele din urmă, mașina renunță la fantomă și se oprește complet.
Este un început zbuciumat pentru o săptămână în care Schweitzer plănuiește să străbată întinderi vaste de proprietăți private în căutarea celor mai nordice aflorimente ale unor straturi numite Formațiunea Hell Creek. Pe terenurile publice din apropiere, aceleași straturi au dat zeci de fosile de dinozauri, dar nu se știe ca vreun paleontolog să fi cercetat această secțiune de pășune, colonizată la sfârșitul anilor 1800. „Suntem cu adevărat norocoși să ne aflăm aici”, spune Schweitzer, paleontolog de dinozauri la North Carolina State University (NC State) din Raleigh.
Ea ia adversitatea automobilistică cu calm, bucurându-se de apusul soarelui în timp ce alții din grupul ei dau telefoane pentru ajutor. Provocările muncii pe teren sunt minore în comparație cu furtuna de critici pe care a îndurat-o pentru afirmația centrală a lucrării sale: că echipa sa a recuperat fragmente de proteine de la dinozauri vechi de 80 de milioane de ani.
Dovezile, pe care le-a expus într-o serie de articole în Science și în alte reviste, sfidează noțiunile tradiționale despre ceea ce este o fosilă: o replică din piatră a osului original. Dacă acea „piatră” include proteine de la animalul viu, „nu mai știu care mai este definiția”, spune Schweitzer.
Mai important, posibilitatea de a analiza proteinele intacte ale dinozaurilor ar transforma paleontologia într-o știință moleculară, așa cum cercetarea ADN-ului antic a transformat studiul strămoșilor noștri umani. „Dacă țesutul moale este conservat, există o mulțime de lucruri pe care le putem descoperi”, spune Jessica Theodor, paleontolog la Universitatea din Calgary, Canada. „Este revoluționar.”
Cercetătorii ar putea fi capabili să folosească metode moleculare pentru a elabora arborele genealogic al dinozaurilor și să obțină răspunsuri la întrebări de lungă durată, cum ar fi dacă dinozaurii aveau sângele cald sau rece și când au început să fie folosite penele pentru zbor. Descoperirile lui Schweitzer, dacă sunt confirmate, ar putea însemna o privire asupra dinozaurilor în carne și oase.
Dar nimeni, cu excepția lui Schweitzer și a colaboratorilor săi, nu a reușit să le reproducă munca. Deși studiul proteinelor antice, sau paleoproteomica, este în plină ascensiune, cu noi rezultate provocatoare anunțate la fiecare câteva săptămâni, cele mai multe descoperiri provin de la eșantioane vechi de mii sau sute de mii de ani – cu câteva ordine de mărime mai tinere decât dinozaurii lui Schweitzer.
„Vreau ca ei să aibă dreptate”, spune Matthew Collins, unul dintre cei mai importanți cercetători în paleoproteomică de la Universitatea din York, Marea Britanie. „Este o muncă grozavă. Pur și simplu nu o pot replica.”
Alții sunt mai duri și sugerează că bucățile de proteine ale lui Schweitzer provin de la bacterii sau contaminanți. „Este problematic faptul că niciun alt laborator nu a reușit să reproducă munca lui Mary Schweitzer”, spune Jakob Vinther, un paleontolog de la Universitatea din Bristol, Marea Britanie, care a încercat să facă acest lucru. „Rămâne idiomul că afirmațiile excepționale necesită dovezi excepționale”, adaugă Michael Buckley, paleontolog la Universitatea din Manchester, tot în Marea Britanie.
Schweitzer, care a venit târziu în domeniu și al cărei trecut neobișnuit o aruncă ca o outsider într-un domeniu încă dominat de bărbați, nu se lasă intimidată. Ea a petrecut zeci de ani construindu-și cazul. Acum, în expediția sa de la Hell Creek, ea speră să găsească fosile noi, bine conservate, care ar putea adăposti proteine antice – și noi dovezi pentru a-i convinge pe cei care se îndoiesc. „Nu-mi pasă ce se spune despre mine”, spune ea. „Știu că munca mea este bună.”
Cum se vânează proteinele din fosilele de dinozaur
Mary Schweitzer și colegii ei îndepărtează mai întâi mineralele din fosile, cum ar fi un femur de hadrosaur, lăsând în urmă material organic. Apoi, ei aplică o serie de metode optice, chimice și biologice pentru a identifica proteinele antice, deși rezultatele sunt contestate.
020µm02µmSpectrometrie de masăFluorescența anticorpilorMicroscopieSpectrul arată greutatea moleculelor, oferind indicii despre identitatea lor.Femur de Brachylophosaurus canadensisZona prelevată pentru analiza molecularăIndicii controversateIdentifică fragmente de proteine și oferă secvența de aminoacizi care alcătuiesc fiecare fragment.Luminează proteinele țintă atunci când anticorpii marcați fluorescent se leagă de ele.Dezvăluie caracteristici în fosilele demineralizate. Aici, ceea ce pare a fi o celulă osoasă se cuibărește într-o matrice fibroasă care ar putea fi colagen.Mary Schweitzer și colegii săi îndepărtează mai întâi mineralele din fosile, cum ar fi un femur de hadrosaur, lăsând în urmă material organic. Ei aplică apoi o serie de metode optice, chimice și biologice pentru a identifica proteinele antice, deși rezultatele sunt contestate.
Un muntenegrean de a treia generație, Schweitzer, 62 de ani, a crescut în afara orașului Helena, fiind cel mai mic dintre cei trei copii ai unei familii catolice conservatoare. Tatăl ei, de care era foarte apropiată, a murit în urma unui atac de cord când ea avea 16 ani, iar Schweitzer s-a îndreptat către creștinismul fundamentalist pentru alinare, încorporându-se profund în noua sa comunitate. De asemenea, ea a respins evoluția și a adoptat credința că Pământul are doar 6000 de ani vechime.
După ce a obținut o diplomă de licență în audiologie, Schweitzer s-a căsătorit și a avut trei copii. S-a întors la școală la Montana State University din Bozeman pentru o diplomă în educație, plănuind să devină profesor de științe la liceu. Dar apoi a asistat la o prelegere despre dinozauri ținută de Jack Horner, acum pensionat de la universitate, care a fost modelul pentru paleontologul din filmul original Jurassic Park. După prelegere, Schweitzer s-a dus la Horner pentru a-l întreba dacă ar putea să-i auditeze cursul.
„Bună Jack, eu sunt Mary”, își amintește Schweitzer că i-a spus. „Sunt o creaționistă a Pământului tânăr. Am de gând să-ți arăt că te înșeli în privința evoluției.”
„Bună Mary, eu sunt Jack. Sunt ateu”, i-a spus el. Apoi a fost de acord să o lase să asiste la curs.
În următoarele 6 luni, Horner i-a deschis ochii lui Schweitzer asupra dovezilor copleșitoare care susțin evoluția și vechimea Pământului. „Nu a încercat să mă convingă”, spune Schweitzer. „El doar a expus dovezile.”
A respins multe opinii fundamentaliste, o convertire dureroasă. „M-a costat foarte mult: prietenii mei, biserica mea, soțul meu”. Dar nu i-a distrus credința. Ea a simțit că a văzut lucrarea lui Dumnezeu în punerea în mișcare a evoluției. „L-a făcut pe Dumnezeu mai mare”, spune ea.
În 1990, s-a oferit voluntară să lucreze în laboratorul lui Horner, tăind bucăți de os de Tyrannosaurus rex în secțiuni subțiri pentru analiză. Sub un microscop de lumină, Schweitzer a văzut grupuri de structuri circulare roșii care arătau pentru toată lumea ca niște globule roșii din sânge.
Schweitzer știa că acest lucru echivala cu o erezie paleontologică: Conform manualelor, atunci când se formează fosilele, toată materia organică, mai puțin cea mai rezistentă, se descompune, lăsând un amestec de minerale rămase plus altele noi care s-au infiltrat și au luat forma osului. Între timp, lanțurile fragile de aminoacizi din proteine se destramă rapid. Simțindu-se „oarecum îngrozită”, Schweitzer nu a vrut să spună nimănui, cu atât mai puțin lui Horner, ceea ce văzuse sub lunetă.
S-a încredințat unui coleg absolvent, care a răspândit vestea. Horner a aflat și a chemat-o pe Schweitzer. „Sunt în locul potrivit pentru a fi globule roșii”, își amintește ea că i-a spus. „Dar nu pot fi globule roșii. Știm cu toții asta.”
Horner s-a uitat el însuși la diapozitiv timp de 5 până la 10 minute. „Dovedește-mi că nu sunt”, a spus el.
Schweitzer spune că acest moment a fost un punct de cotitură în viața ei. „A fost al doilea lucru cu cel mai mare impact pe care mi l-a spus cineva vreodată”, spune ea. (Primul a fost atunci când fostul ei soț a numit munca ei despre dinozauri „irelevantă”). „Acesta este modul în care ar trebui să funcționeze știința. Nu poți dovedi că ceva este adevărat. Dar poți să îl dezaprobi. Am încercat de atunci să o infirm. Încă nu am reușit.”
Pentru a urmări pista celulelor sanguine, Horner i-a sugerat lui Schweitzer să își continue doctoratul împreună cu el. Ea și-a obținut doctoratul în 1995, cu câteva zile înainte de a împlini 40 de ani. Și a început să publice lucrări împreună cu Horner și alții, prezentând dovezi că acele aparente globule roșii din sânge erau semnul vizibil al reziduurilor organice care se ascundeau în fosilele de dinozauri.
În prima lor lucrare, publicată în Journal of Vertebrate Paleontology în 1997, Schweitzer, Horner și colegii lor au raportat că spectroscopia și analizele chimice ale extractelor dintr-un T. femur de T. rex au sugerat proteine conservate, inclusiv o formă de colagen abundentă în oasele animalelor moderne.
În 2005, Schweitzer, Horner și doi colegi au încercat o altă tehnică. Aceștia au dizolvat mineralele dintr-o mostră fosilă de T. rex; ceea ce a rămas, au raportat ei în Science, erau structuri care arătau ca niște vase de sânge de un milimetru lungime, care se flexau și se întindeau ca un țesut real atunci când erau trase de niște pensete minuscule. Horner, în prezent de la Muzeul Burke din Seattle, Washington, îi atribuie lui Schweitzer ideea de a demineraliza fosila, o practică rară în paleontologie, dar obișnuită pentru biologii care studiază oasele moderne. „Ideea preconcepută era că nu ar fi putut rămâne nimic”, spune el.
Cea mai explozivă afirmație a lui Schweitzer a venit 2 ani mai târziu, în două articole din Science. În probele prelevate de la T. rex-ul lor vechi de 68 de milioane de ani, Schweitzer și colegii au observat microstructuri întâlnite în mod obișnuit în colagenul modern, cum ar fi benzi periodice la fiecare 65 de nanometri, care reflectă modul în care se asamblează fibrele. Într-o altă linie de dovezi, echipa a descoperit că anticorpii anticolagen se leagă de aceste presupuse fibre. În cele din urmă, au analizat aceleași regiuni împreună cu John Asara, specialist în spectrometrie de masă de la Universitatea Harvard, care a obținut greutatea a șase fragmente de colagen și astfel a calculat secvențele lor de aminoacizi. Secvențele semănau cu cele ale păsărilor de astăzi, susținând bogăția de dovezi fosile că păsările descind din dinozaurii dispăruți.
Alții au contestat rezultatele, sugerând că structurile văzute sub lunetă ar putea fi biofilme bacteriene și că rezultatele spectrometriei de masă ar putea reflecta contaminarea cu colagen de păsări moderne.
Dar echipa lui Schweitzer a continuat. În 2009, ea, Asara și colegii ei au raportat în Science că au izolat fragmente de proteine de la un al doilea dinozaur, un hadrosaur vechi de 80 de milioane de ani. Laboratorul lui Asara a identificat opt fragmente de colagen. De data aceasta, Schweitzer a trimis mostre de extract fosil la un laborator independent, care a detectat, de asemenea, trei dintre fragmentele de colagen.
Colectiv, secvențele au arătat că presupusul colagen de hadrosaur era mai strâns înrudit cu T. rex și cu păsările decât cu reptilele moderne. „Acest lucru dovedește că primul studiu nu a fost o minune de o singură lovitură”, a declarat Asara la momentul respectiv. Două laboratoare au detectat, de asemenea, proteinele laminină și elastină cu teste de anticorpi, deși spectrometria de masă nu a reușit să scoată la iveală secvențe pentru aceste proteine.
În 2007, echipa lui Schweitzer a excavat un hadrosaur de 80 de milioane de ani în Montana. Ulterior, ei au raportat semnături slabe de fragmente de proteine conservate, dar niciun grup independent nu a reușit să reproducă aceste descoperiri.
MARY SCHWEITZER
În a doua zi a vânătorii lor de fosile, Schweitzer și colegii au un start lent în timp ce Chevy-ul este remorcat și reparat. În cele din urmă, ei sunt din nou pe teren, întinzându-se în evantai peste aflorimentele din Hell Creek. În urmă cu șaizeci și șase de milioane de ani, T. rex și Triceratops au cutreierat un peisaj cald și umed aici, traversând o deltă de râu meandrat. Acum, solul este uscat și expus, astfel încât paleontologii pot repera oasele care ies la iveală de pe versanții erodați.
Schweitzer scanează solul în timp ce merge, explicând că fosilele colectate anterior sunt probabil contaminate cu proteine moderne de la orice, de la bacterii la oameni. Dacă găsește un schelet nou, ea va lăsa o parte din el învelit în materialul înconjurător pentru a ține contaminanții moderni afară și va evita aplicarea cleiurilor organice folosite adesea pentru a ține împreună fosilele fragile.
Dar după 8 ore de vânătoare de fosile, echipa observă doar câteva fragmente de oase rătăcite. „Niciun T. rex astăzi”, spune Schweitzer.
Ea are nevoie de mai multe fosile pentru a liniști un tobă continuă de critici. Pe lângă faptul că ridică spectrul contaminării, Buckley și alții au susținut că anticorpii se leagă adesea nespecific și dau rezultate fals pozitive. Criticii au remarcat, de asemenea, că una dintre cele șase secvențe de aminoacizi raportate în lucrarea din 2007 a fost atribuită greșit și este probabil incorectă. Ulterior, Asara a fost de acord și a retractat secvența respectivă.
„Este îngrijorător”, spune Maria McNamara, paleontolog la University College Cork din Irlanda. „Dacă aveți de gând să faceți afirmații privind conservarea, trebuie într-adevăr să aveți argumente solide. În acest moment nu cred că suntem chiar acolo.”
Buckley și colegii săi au făcut, de asemenea, o scufundare mai adâncă în proteomul struților și aligatorilor, după cum au raportat pe 31 mai în Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. Ei au descoperit că o secvență proteică din datele lui Schweitzer, raportată ca fiind unică pentru dinozauri, se potrivește de fapt cu o secvență de la struții moderni. Așadar, presupusa proteină de dinozaur ar putea fi un contaminant din probele moderne, spune Buckley. „Nu o poți exclude.”
Collins adaugă că eșantioanele lui Schweitzer nu prezintă degradarea așteptată la anumiți aminoacizi după atâtea milioane de ani; munca sa sugerează că proteinele ar putea supraviețui cel mult un milion de ani.
Rezultatele lui Vinther îl fac, de asemenea, sceptic. El caută substanțe organice în fosilele de dinozauri folosind căldura pentru a descompune moleculele în componente volatile și trecându-le printr-un spectrometru de masă. El a detectat semne de molecule organice relativ stabile, cum ar fi colesterolul și pigmentul melanină, dar nu a văzut niciodată blocurile de construcție revelatoare ale proteinelor.
Schweitzer și echipa sa au riposte detaliate la toate aceste critici. Elena Schroeter, postdoctorandă la NC State și expertă în spectrometrie de masă, observă că colagenul observat în mostrele de dinozauri este lipsit în mare parte de aminoacizii urmăriți de Collins. Acolo unde acei aminoacizi particulari sunt prezenți, mulți sunt într-adevăr degradați.
În ceea ce privește criticile lui Vinther, Schweitzer spune că metoda sa nu este potrivită pentru a găsi urme de proteine, așa că nu este surprinzător faptul că nu a putut replica rezultatele echipei sale. „Ei nu urmează tehnicile noastre, iar apoi ne critică atunci când nu obțin aceleași rezultate”, spune ea.
Ea adaugă că echipa ei găsește mai mult decât colagen: Ea a recuperat secvențe de la opt proteine izolate din ceea ce par a fi vase de sânge, toate corespunzând proteinelor vasculare comune, cum ar fi actina, tubulina și hemoglobina. Este greu de imaginat că toate provin din contaminare, spune Schroeter. „În ce moment contaminarea devine atât de improbabilă încât nu mai este o explicație parcimonioasă?”, se întreabă ea.
În ianuarie, echipa lui Schweitzer a raportat în Journal of Proteome Research (JPR) că și-a refăcut analiza din 2009 pentru a răspunde criticilor, analizând noi bucăți de os de la hadrosaur și refăcându-și procedurile de laborator pentru a evita contaminarea. „Am lăsat un metru întreg de sediment în jurul fosilei, nu am folosit lipici sau conservanți și am expus osul doar într-un mediu aseptic. spectrometrul de masă a fost curățat de contaminanți înainte de a rula proba”, spune Schweitzer. Echipa a identificat opt fragmente de proteine, dintre care două erau identice cu cele găsite anterior.
La vremea respectivă, Enrico Cappellini, expert în paleoproteomică la Muzeul de Istorie Naturală din Danemarca al Universității din Copenhaga, a numit lucrarea „o piatră de hotar”. „Metodologia și procedurile … toate au fost realizate la niveluri de ultimă oră”. Dovezile secvențelor de proteine par reale, a spus el. „Implicațiile sunt mari.”
După lucrarea JPR, unii spun că sunt nedumeriți de scepticismul persistent. „Nu înțeleg”, spune Johan Lindgren, un paleontolog de dinozauri de la Universitatea Lund din Suedia, care a început recent să colaboreze cu Schweitzer. „Se pare că există un dublu standard”, unii cercetători ignorând multiplele linii de dovezi ale lui Schweitzer, în timp ce își fac propriile afirmații îndrăznețe cu mai puțin suport. „Ea este extrem de atentă să nu exagereze ceea ce face.”
Theodor este de acord. „Cred că factorii culturali joacă un rol”, spune ea, observând că puține femei dețin poziții de conducere în paleontologia dinozaurilor. „Nu spun că criticile sunt nefondate, dar sunt mai vitriolante decât merită ea.” Ea spune că Schweitzer ar trebui să primească un credit enorm pentru că i-a împins pe cercetători să își regândească ipotezele. „Chiar dacă se dovedește a fi greșită în unele detalii, ea a stimulat o cantitate uriașă de muncă.”
Înapoi în pășunea din Montana, vocea lui Schweitzer sună greu când vorbește despre criticii ei, ca și cum ar fi acumulat țesut cicatricial de la aceste întâlniri. „A scos un pic din mine”, spune ea. „Poate că nu sunt făcută pentru acest rol”. Bătăliile i-au afectat și finanțarea; subvenția de la National Science Foundation expiră în toamnă. „Îmi fac griji în mod constant în legătură cu menținerea laboratorului în funcțiune”, spune ea.
Dar în timp ce se plimbă pe o porțiune aridă din Hell Creek, ea se înveselește din nou la perspectiva descoperirii. „Creează dependență”, spune ea, scanând pământul în căutarea oaselor antice. Mulțumită unui donator privat, ea are bani pentru încă un an și jumătate. Iar Capellini a fost de acord să analizeze eșantioane de dinți de dinozaur în paralel cu laboratorul ei, ceea ce ar putea oferi un sprijin independent pentru afirmația ei că proteinele pot supraviețui în timpuri adânci.
Așa că Schweitzer merge mai departe, străbătând cu pas vioi ținuturile rele în căutarea fosilelor, a bucăților de proteine și, poate într-o zi, a acceptării. „Nu prea sunt o luptătoare”, spune ea. „Dar sunt foarte încăpățânată.”
.
Lasă un răspuns