”Jag bryr mig inte om vad de säger om mig”: Jag bryr mig inte om vad de säger om mig:
On november 13, 2021 by admin
Trots konventionell visdom arbetar Mary Schweitzer för att omvandla dinosauriepaleontologi till en molekylär vetenskap.
CYNTHIA MATTY-HUBER
NORTHEASTERN MONTANA-Den första dagen av Mary Schweitzers dinosauriejakt 2017 går inte bra. Teamet har sökt under den höga sommarsolen utan framgång efter de fossilrika skikt som flätar sig genom det torra rangelandskapet här. Sedan, mot solnedgången, bryter den åldrande Chevy Suburban som hon och fyra kollegor åker i ut i ett kort, poltergeistliknande spektakel – med dörrlås som hoppar upp och ner och flera varningslampor på instrumentbrädan som blinkar samtidigt. Slutligen ger bilen upp spöket och stannar helt.
Det är en stökig start på en vecka då Schweitzer planerar att kors och tvärs över stora delar av privat egendom för att leta efter de nordligaste utfallen av de lager som kallas Hell Creek-formationen. På närliggande offentlig mark har samma lager gett mängder av fossil från dinosaurier, men inga paleontologer är kända för att ha undersökt denna del av området, där man bosatte sig i slutet av 1800-talet. ”Vi har verkligen tur som är här ute”, säger Schweitzer, dinosauriepaleontolog vid North Carolina State University (NC State) i Raleigh.
Hon tar motgångarna med ro och njuter av solnedgången medan andra i hennes sällskap ringer efter hjälp. Utmaningarna i samband med fältarbetet är små jämfört med den storm av kritik som hon har fått utstå för det centrala påståendet i hennes arbete: att hennes grupp har återfunnit fragment av proteiner från dinosaurier som är så gamla som 80 miljoner år gamla.
Bevisen, som hon har lagt fram i en rad artiklar i Science och andra tidskrifter, utmanar de traditionella föreställningarna om vad ett fossil är: en stenreplikering av det ursprungliga benet. Om denna ”sten” innehåller proteiner från det levande djuret, ”vet jag inte längre vad definitionen är”, säger Schweitzer.
Som viktigare är att kunna analysera intakta proteiner från dinosaurier skulle förvandla paleontologin till en molekylär vetenskap, på samma sätt som gammal DNA-forskning har förvandlat studiet av våra mänskliga förfäder. ”Om mjuk vävnad är bevarad finns det en hel massa saker som vi kan ta reda på”, säger Jessica Theodor, paleontolog vid University of Calgary i Kanada. ”Det är banbrytande.”
Forskare kanske kan använda molekylära metoder för att räkna ut dinosauriernas släktträd och få svar på långvariga frågor som t.ex. om dinosaurier var varmblodiga eller kallblodiga och när fjädrar började användas för att flyga. Om Schweitzers upptäckter bekräftas kan de innebära en glimt av dinosaurier i verkligheten.
Men ingen utom Schweitzer och hennes medarbetare har kunnat kopiera deras arbete. Även om studiet av gamla proteiner, eller paleoproteomik, tar fart och nya provocerande resultat tillkännages med några veckors mellanrum, kommer de flesta fynd från prover som är tusentals eller hundratusentals år gamla – storleksordningar som är yngre än Schweitzers dinosaurier.
”Jag vill att de ska ha rätt”, säger Matthew Collins, en ledande paleoproteomikforskare vid University of York i Storbritannien. ”Det är ett fantastiskt arbete. Jag kan bara inte replikera det.”
Andra är hårdare och föreslår att Schweitzers proteinbitar kommer från bakterier eller föroreningar. ”Det är problematiskt att inget annat labb har kunnat replikera Mary Schweitzers arbete”, säger Jakob Vinther, paleontolog vid University of Bristol i Storbritannien, som har försökt göra det. ”Det är fortfarande så att exceptionella påståenden kräver exceptionella bevis”, tillägger Michael Buckley, paleontolog vid University of Manchester, också i Storbritannien.
Schweitzer, som kom in i fältet sent och vars ovanliga bakgrund gör henne till en outsider i ett fält som fortfarande domineras av män, låter sig inte skrämmas. Hon har ägnat årtionden åt att bygga upp sin sak. Nu, på sin expedition i Hell Creek, hoppas hon hitta nya, välbevarade fossiler som kan hysa uråldriga proteiner – och nya bevis för att övertyga tvivlarna. ”Jag bryr mig inte om vad de säger om mig”, säger hon. ”Jag vet att mitt arbete är bra.”
Hur man jagar proteiner i dinosauriefossil
Mary Schweitzer och hennes kollegor tar först bort mineraler från fossil, t.ex. från ett lårben från en hadrosaur, och lämnar organiskt material kvar. Därefter tillämpar de en rad optiska, kemiska och biologiska metoder för att identifiera forntida proteiner, även om resultaten är omtvistade.
020µm02µmMasspektrometriAntikroppsfluorescensMikroskopiSpektrumet visar molekylernas vikt, vilket ger ledtrådar till deras identitet.Brachylophosaurus canadensis lårbenAvsnitt som provtagits för molekylär analysKontroversiella ledtrådarIdentifierar proteinfragment och ger sekvensen av aminosyror som ingår i varje fragment.Lyser upp målproteiner när fluorescerande märkta antikroppar binder till dem.Avslöjar egenskaper i demineraliserade fossil. Här ser man vad som verkar vara en bencell som ligger i en fibrös matris som kan vara kollagen.Mary Schweitzer och hennes kollegor tar först bort mineraler från fossil, t.ex. ett lårben från en hadrosaur, och lämnar organiskt material kvar. Därefter tillämpar de en rad optiska, kemiska och biologiska metoder för att identifiera gamla proteiner, även om resultaten är omtvistade.
Sweitzer, 62 år, är en tredje generationens Montanan och växte upp utanför Helena som yngsta av tre barn i en konservativ katolsk familj. Hennes far, som hon stod henne mycket nära, dog i en hjärtattack när hon var 16 år, och Schweitzer vände sig till den fundamentalistiska kristendomen för att finna tröst och förankrade sig djupt i sitt nya samhälle. Hon förkastade också evolutionen och antog tron att jorden bara är 6 000 år gammal.
Efter att ha tagit en grundexamen i audiologi gifte sig Schweitzer och fick tre barn. Hon gick tillbaka till skolan vid Montana State University i Bozeman för att ta en utbildningsexamen och planerade att bli lärare i naturvetenskap på gymnasiet. Men så satt hon på en föreläsning om dinosaurier som hölls av Jack Horner, numera pensionerad från universitetet, som stod modell för paleontologen i den ursprungliga Jurassic Park-filmen. Efter föreläsningen gick Schweitzer fram till Horner och frågade om hon kunde gå på hans kurs.
”Hej Jack, jag är Mary”, minns Schweitzer att hon sa till honom. ”Jag är en kreationist som är en ung jordklotare. Jag ska visa dig att du har fel om evolutionen.”
”Hej Mary, jag heter Jack. Jag är ateist”, sa han till henne. Sedan gick han med på att låta henne sitta med på kursen.
Under de följande sex månaderna öppnade Horner Schweitzers ögon för de överväldigande bevisen som stöder evolutionen och jordens ålderdom. ”Han försökte inte övertyga mig”, säger Schweitzer. ”Han lade bara fram bevisen.”
Hon förkastade många fundamentalistiska åsikter, en smärtsam omvändelse. ”Det kostade mig mycket: mina vänner, min kyrka, min man.” Men det förstörde inte hennes tro. Hon kände att hon såg Guds hantverk när han satte evolutionen i rörelse. ”Det gjorde Gud större”, säger hon.
1990 erbjöd hon sig att arbeta frivilligt i Horners labb och skar bitar av ben från Tyrannosaurus rex i tunna sektioner för analys. Under ett ljusmikroskop såg Schweitzer grupper av röda cirkulära strukturer som för allt i världen såg ut som röda blodkroppar.
Schweitzer visste att detta var paleontologiskt kätteri: Enligt läroböckerna förfaller allt utom det hårdaste organiska materialet när fossiler bildas och lämnar kvar en blandning av överblivna mineraler plus nya mineraler som har läckt in och tagit benets form. Under tiden faller de ömtåliga kedjorna av aminosyror i proteiner snabbt sönder. Schweitzer kände sig ”något skräckslagen” och ville inte berätta för någon, allra minst för Horner, vad hon hade sett under kikaren.
Hon anförtrodde sig åt en doktorandkollega, som spred nyheten. Horner fick nys om detta och kallade in Schweitzer. ”De är på rätt plats för att vara röda blodkroppar”, minns hon att hon sa till honom. ”Men de kan inte vara röda blodkroppar. Det vet vi alla.”
Horner stirrade själv på diabilden i fem till tio minuter. ”Bevisa för mig att de inte är det”, sa han.
Schweitzer säger att detta ögonblick var en vändpunkt i hennes liv. ”Det var det näst mest betydelsefulla som någon någonsin har sagt till mig”, säger hon. (Det första var när hennes före detta make kallade hennes arbete om dinosaurier för ”irrelevant”.) ”Det är så vetenskapen borde fungera. Man kan inte bevisa att något är sant. Men man kan motbevisa det. Jag har sedan dess försökt att motbevisa det. Jag har fortfarande inte gjort det.”
För att följa upp blodcellsspåret föreslog Horner att Schweitzer skulle fortsätta sin doktorsexamen hos honom. Hon disputerade 1995, några dagar före sin 40-årsdag. Och hon började publicera artiklar tillsammans med Horner och andra, där hon lade fram bevis för att dessa uppenbara röda blodkroppar var det synliga tecknet på organiska rester som lurade i dinosauriefossil.
I sin första artikel, som publicerades i Journal of Vertebrate Paleontology 1997, rapporterade Schweitzer, Horner och kollegor att spektroskopi och kemiska analyser av extrakt från en T. rex lårben tydde på bevarade proteiner, inklusive en form av kollagen som är vanligt förekommande i moderna djurben.
2005 försökte Schweitzer, Horner och två kollegor med en annan teknik. De löste bort mineralerna i ett fossilprov från T. rex. Det som återstod, rapporterade de i Science, var strukturer som såg ut som millimeterlånga blodkärl som böjdes och sträcktes som riktig vävnad när man drog i dem med en liten pincett. Horner, som nu arbetar på Burke Museum i Seattle, Washington, tackar Schweitzer för idén att avmineralisera fossilet, en metod som är ovanlig inom paleontologin men vanlig för biologer som studerar moderna ben. ”Den förutfattade meningen var att ingenting skulle kunna finnas kvar”, säger han.
Schweitzers mest explosiva påstående kom två år senare i två artiklar i Science. I prover från deras 68 miljoner år gamla T. rex upptäckte Schweitzer och kollegor mikrostrukturer som ofta ses i modernt kollagen, t.ex. periodiska band var 65:e nanometer, vilket återspeglar hur fibrerna sätts samman. Som ett annat bevis fann teamet att antikollagenantikroppar binds till dessa påstådda fibrer. Slutligen analyserade de samma områden tillsammans med John Asara, masspektrometrispecialist vid Harvard University, som fick fram vikterna för sex kollagenfragment och på så sätt kunde räkna ut deras aminosyrasekvenser. Sekvenserna liknade sekvenserna hos dagens fåglar, vilket stödjer de många fossila bevisen för att fåglar härstammar från utdöda dinosaurier.
Andra personer ifrågasatte resultaten och menade att de strukturer som sågs under kikaren kunde vara bakteriella biofilmer, och att masspektrometri-resultaten kunde avspegla en kontaminering med kollagen från moderna fåglar.
Men Schweitzers grupp fortsatte. År 2009 rapporterade hon, Asara och kollegor i Science att de hade isolerat proteinfragment från en andra dinosaurie, en 80 miljoner år gammal hadrosaurie. Asaras labb identifierade åtta kollagenfragment. Den här gången skickade Schweitzer prover av fossil extrakt till ett oberoende labb, som också upptäckte tre av kollagenfragmenten.
Sammantaget visade sekvenserna att det påstådda hadrosauriska kollagenet var närmare besläktat med T. rex och fåglar än med moderna reptiler. ”Detta bevisar att den första studien inte var ett engångsunder”, sade Asara då. Två laboratorier upptäckte också proteinerna laminin och elastin med antikroppstester, även om masspektrometri inte lyckades hitta sekvenser för dessa proteiner.
År 2007 grävde Schweitzers team ut en 80 miljoner år gammal hadrosaur i Montana. Senare rapporterade de svaga signaturer av bevarade proteinfragment, men ingen oberoende grupp har lyckats replikera dessa fynd.
MARY SCHWEITZER
På dag två av sin fossiljakt får Schweitzer och kollegor en långsam start medan Chevyn bogseras och repareras. Slutligen är de tillbaka på fältet och sprider ut sig över Hell Creek-utgrävningarna. För 66 miljoner år sedan strövade T. rex och Triceratops omkring i ett hett och fuktigt landskap här och korsade ett slingrande floddelta. Nu är marken torr och exponerad, så paleontologerna kan upptäcka ben som tittar fram från eroderade bergssluttningar.
Schweitzer skannar marken medan hon går och förklarar att tidigare insamlade fossil sannolikt är kontaminerade med moderna proteiner från allt från bakterier till människor. Om hon hittar ett nytt skelett kommer hon att lämna en del av det inkapslat i det omgivande materialet för att hålla moderna föroreningar borta och undvika att applicera de organiska lim som ofta används för att hålla ihop ömtåliga fossil.
Men efter åtta timmars fossiljakt upptäcker teamet bara några få ströbenta benfragment. ”Ingen T. rex i dag”, säger Schweitzer.
Hon behöver fler fossil för att tysta upp en fortsatt trumvirvel av kritik. Förutom att väcka spöket om kontaminering har Buckley och andra hävdat att antikroppar ofta binder ospecifikt och ger falskt positiva resultat. Kritiker har också påpekat att en av de sex aminosyrasekvenser som rapporterades i 2007 års artikel var felaktigt tilldelad och sannolikt är felaktig. Asara höll senare med och drog tillbaka just den sekvensen.
”Det är oroande”, säger Maria McNamara, paleontolog vid University College Cork på Irland. ”Om man ska göra påståenden om bevarande måste man verkligen ha starka argument. I det här läget tror jag inte att vi har nått dit.”
Buckley och kollegor har också dykt djupare ner i proteomerna hos strutsar och alligatorer, vilket de rapporterade den 31 maj i Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. De fann att en proteinsekvens i Schweitzers data som rapporterades vara unik för dinosaurier faktiskt stämmer överens med en sekvens från moderna strutsar. Så det påstådda dinosaurieproteinet kan vara en förorening från moderna prover, säger Buckley. ”Man kan inte utesluta det.”
Collins tillägger att Schweitzers prover inte uppvisar den nedbrytning som förväntas i vissa aminosyror efter så många miljoner år; hans arbete tyder på att proteiner skulle kunna överleva högst en miljon år eller så.
Vinthers resultat gör honom också skeptisk. Han söker efter organiska ämnen i dinosauriefossil genom att använda värme för att bryta ner molekyler till flyktiga komponenter och köra dem genom en masspektrometer. Han har upptäckt tecken på relativt stabila organiska molekyler som kolesterol och pigmentet melanin, men han har aldrig sett de avslöjande byggstenarna i proteiner.
Schweitzer och hennes team har detaljerade svar på all denna kritik. Elena Schroeter, postdoktor vid NC State och expert på masspektrometri, konstaterar att kollagenet i dinosaurieproverna oftast saknar de aminosyror som Collins spårade. Där dessa aminosyror finns är många av dem faktiskt nedbrutna.
Som svar på Vinthers kritik säger Schweitzer att hans metod inte lämpar sig för att hitta spårmängder av proteiner, så det är inte förvånande att han inte kunde replikera hennes grupps resultat. ”De följer inte våra tekniker, och sedan kritiserar de oss när de inte får samma resultat”, säger hon.
Hon tillägger att hennes team hittar mer än kollagen: De har återfunnit sekvenser från åtta proteiner som isolerats från vad som verkar vara blodkärl och som alla matchar vanliga kärlproteiner som aktin, tubulin och hemoglobin. Det är svårt att föreställa sig att alla härrör från kontaminering, säger Schroeter. ”Vid vilken punkt blir kontaminering så osannolik att det inte är en rimlig förklaring?” frågar hon.
I januari rapporterade Schweitzers grupp i Journal of Proteome Research (JPR) att de hade gjort om sin analys från 2009 för att besvara kritikerna, genom att analysera nya benbitar från hadrosaurien och omarbeta sina labbprocedurer för att undvika kontaminering. ”Vi lämnade en hel meter sediment runt fossilet, använde inga lim eller konserveringsmedel och exponerade bara benet i en aseptisk miljö. masspektrometern rensades från föroreningar innan provet kördes”, säger Schweitzer. Teamet identifierade åtta proteinfragment, varav två var identiska med de som hittats tidigare.
Enrico Cappellini, paleoproteomik-expert vid naturhistoriska museet i Danmark vid Köpenhamns universitet, kallade vid tillfället uppsatsen för ”en milstolpe”. ”Metodiken och förfarandena … allt gjordes på toppmoderna nivåer.” Bevisen för proteinsekvenser ser verkliga ut, sade han. ”Implikationerna är stora.”
Efter JPR-artikeln säger vissa att de är förbryllade över den ihållande skepticismen. ”Jag förstår inte”, säger Johan Lindgren, dinosauriepaleontolog vid Lunds universitet i Sverige, som nyligen inlett ett samarbete med Schweitzer. ”Det verkar som om det finns en dubbelmoral”, där vissa forskare ignorerar Schweitzers många bevis och gör sina egna djärva påståenden med mindre stöd. ”Hon är extremt noga med att inte överdriva vad hon gör.”
Theodor håller med. ”Jag tror verkligen att kulturella faktorer spelar in”, säger hon och påpekar att få kvinnor innehar ledande befattningar inom dinosauriepaleontologin. ”Jag säger inte att kritiken är felaktig, men den är mer vitriolisk än vad hon förtjänar.” Hon menar att Schweitzer borde få enormt beröm för att hon pressade forskarna att ompröva sina antaganden. ”Även om hon visar sig ha fel i någon detalj har hon stimulerat en enorm mängd arbete.”
Tillbaka i Montanas betesmarker låter Schweitzers röst tung när hon diskuterar sina kritiker, som om hon har byggt upp ärrvävnad från dessa möten. ”Det har tagit lite ur mig”, säger hon. ”Kanske är jag inte lämpad för den rollen.” Striderna har också tagit hårt på hennes finansiering; hennes bidrag från National Science Foundation löper ut i höst. ”Jag oroar mig hela tiden för att hålla laboratoriet igång”, säger hon.
Men när hon går över ett torrt område i Hell Creek blir hon återigen glad över utsikten till en upptäckt. ”Det är beroendeframkallande”, säger hon och skannar marken efter gamla ben. Tack vare en privat donator har hon pengar för ytterligare ett och ett halvt år. Och Capellini har gått med på att analysera prover av dinosaurietänder parallellt med hennes labb, vilket skulle kunna ge oberoende stöd för hennes påstående att proteiner kan överleva djupa tider.
Så Schweitzer fortsätter, vandrar raskt genom badlands på jakt efter fossiler, proteinbitar och, kanske en dag, acceptans. ”Jag är inte mycket till kämpe”, säger hon. ”Men jag är väldigt envis.”
Lämna ett svar