纳米成像有助于理解古代骨骼中的蛋白质、组织保存

　　

北卡罗来纳州立大学的一项初步研究表明，古代骨骼的纳米级三维成像不仅可以进一步了解软组织在石化过程中所经历的变化，而且还具有作为一种快速实用的方法来确定哪些标本可能是古代DNA和蛋白质序列保存的候选者的潜力。

“古生物学家研究骨骼化石已经有几个世纪了，但我们仍然不完全了解骨骼有机软组织的石化过程，比如胶原蛋白或血管，以及它们是如何长时间保存的，”北卡罗来纳州立大学研究生、该研究的作者兰登·安德森说。“我使用纳米成像方法来比较现代骨骼和冰河时代的骨骼，作为一种可能更好地理解胶原蛋白和血管在石化过程中所经历的变化的方法。”

安德森将现代牛、鳄鱼和鸵鸟腿骨的小样本与更新世时期的猛犸象、草原野牛、驯鹿和马的腿骨进行了比较。这些更新世的样本都是从加拿大育空地区融化的古代永久冻土中提取的。

将稀释的酸溶液应用于样品中，溶解了骨骼的矿物质部分，留下了它们潜在的胶原蛋白框架。使用高达15万倍放大的扫描电子显微镜(SEM)， Anderson能够对脱矿骨样本中的胶原蛋白原纤维和血管进行成像。

安德森使用飞行时间二次电离质谱(ToF-SIMS)扫描了成像结构的表面，确定了结构中存在的化学特征，并帮助进一步确认它们是胶原蛋白和血管。

安德森说:“成像数据和ToF-SIMS显示，冰河时代的样本仍然由原始的、未石化的骨组织组成——它们是亚化石，仍然保留了许多原始的、未改变的有机组织和蛋白质，类似于现代骨骼。”“这项初步研究的基本思想是，这种纳米尺度的方法可以用于所有化石记录的骨骼，以更好地了解有机组织在石化过程中发生的化学和结构变化。”

这项技术也可能被用作筛选古代骨骼标本以保存DNA和蛋白质序列的代理。

“电子显微镜成像可以让你直接看到骨的纳米级胶原原纤维，它本质上是胶原蛋白分子束，”安德森说。“胶原蛋白是坚固的，所以对于缺乏这些原纤维的古代骨骼标本，如果它们已经降解，那么样品中也不太可能存在任何可恢复的DNA，蛋白质含量至少会减少。”这项技术可能是筛选候选标本进行进一步分子分析的实用的第一步。”