Netjes gekleed in een blauwe Capri-broek en een mouwloos topje, lang haar dat over haar blote schouders stroomt, zit Mary Schweitzer achter een microscoop in een schemerig laboratorium, haar gezicht alleen verlicht door een gloeiend computerscherm met een netwerk van dunne, vertakte vaten. Dat klopt, bloedvaten. Van een dinosaurus. "Ho-ho-ho, ik ben opgewonden, " grinnikt ze. "Ik ben echt heel enthousiast."
gerelateerde inhoud
- De wetenschapper achter "Jurassic World", Jack Horner, breekt de spannende trailer van de film af
- De gevaarlijke en dodelijke beet van de Tyrannosaurus Rex
- Levende afstammelingen van dinosaurussen
Na 68 miljoen jaar in de grond werd een Tyrannosaurus rex gevonden in Montana opgegraven, het beenbot werd in stukken gebroken en fragmenten werden opgelost in zuur in het laboratorium van Schweitzer aan de North Carolina State University in Raleigh. "Koele bonen, " zegt ze, kijkend naar het beeld op het scherm.
Het was inderdaad groot nieuws vorig jaar toen Schweitzer aankondigde dat ze bloedvaten en structuren had ontdekt die eruit zagen als hele cellen in dat T. rex-bot - de eerste observatie in zijn soort. De ontdekking verbaasde collega's, die zich nooit hadden kunnen voorstellen dat zelfs een spoor van nog zacht dinosaurusweefsel zou kunnen overleven. Immers, zoals elk leerboek je zal vertellen, wanneer een dier sterft, vervallen zachte weefsels zoals bloedvaten, spieren en huid na verloop van tijd, terwijl harde weefsels zoals bot geleidelijk mineralen uit de omgeving kunnen verkrijgen en fossielen kunnen worden. Schweitzer, een van de eerste wetenschappers die de hulpmiddelen van de moderne celbiologie gebruiken om dinosaurussen te bestuderen, heeft de conventionele wijsheid omgegooid door aan te tonen dat sommige keiharde fossielen van tientallen miljoenen jaren oud mogelijk resten van zachte weefsels in hun interieurs verborgen hebben. 'De reden dat het nog niet eerder is ontdekt, is dat geen recht denkende paleontoloog zou doen wat Mary met haar monsters deed. We doen niet al deze moeite om dit spul uit de grond te graven om het vervolgens in zuur te vernietigen ”, zegt dinosaurus-paleontoloog Thomas Holtz Jr. van de Universiteit van Maryland. "Het is geweldige wetenschap." De observaties konden nieuw licht werpen op hoe dinosaurussen evolueerden en hoe hun spieren en bloedvaten werkten. En de nieuwe bevindingen kunnen helpen een langlopend debat op gang te brengen over de vraag of dinosauriërs warmbloedig, koudbloedig of beide waren.
Ondertussen is het onderzoek van Schweitzer gekaapt door creationisten van de 'jonge aarde', die erop staan dat weke delen van dinosauriërs onmogelijk miljoenen jaren kunnen overleven. Ze beweren dat haar ontdekkingen hun geloof ondersteunen, gebaseerd op hun interpretatie van Genesis, dat de aarde slechts een paar duizend jaar oud is. Het is natuurlijk niet ongebruikelijk dat een paleontoloog verschilt van creationisten. Maar wanneer creationisten de gegevens van Schweitzer verkeerd weergeven, neemt ze het persoonlijk op: ze beschrijft zichzelf als 'een complete en totale christen'. Op een plank in haar kantoor is een plaquette met een vers uit het Oude Testament: 'Want ik weet wat de plannen zijn die ik voor u heb, 'Verklaart de Heer, ' is van plan u te laten bloeien en u geen schade toe te brengen, is van plan u hoop en een toekomst te geven. '
Het kan zijn dat Schweitzer's onorthodoxe benadering van paleontologie terug te voeren is op haar rotonde carrièrepad. Ze groeide op in Helena, Montana en maakte een fase door waarin ze, net als veel andere kinderen, gefascineerd was door dinosaurussen. Op 5-jarige leeftijd kondigde ze zelfs aan dat ze paleontoloog zou worden. Maar eerst behaalde ze een universitaire graad in communicatieve stoornissen, trouwde, had drie kinderen en onderwees kort remediërende biologie aan middelbare scholieren. In 1989, een dozijn jaar na haar afstuderen, zat ze in een klas aan de Montana State University onderwezen door paleontoloog Jack Horner van het Museum of the Rockies, nu een filiaal van het Smithsonian Institution. De lezingen hebben haar passie voor dinosaurussen opnieuw gesticht. Kort daarna baande ze zich een weg in een vrijwilligersfunctie in het laboratorium van Horner en begon ze een doctoraat in de paleontologie na te streven.
Ze dacht aanvankelijk dat ze zou bestuderen hoe de microscopische structuur van dinosaurusbotten verschilt, afhankelijk van hoeveel het dier weegt. Maar toen kwam het incident met de rode vlekken.
In 1991 probeerde Schweitzer dunne plakjes botten te bestuderen van een 65 miljoen jaar oude T. rex. Ze had het moeilijk om de plakjes op een glasplaat te laten plakken, dus zocht ze hulp bij een moleculair bioloog aan de universiteit. De bioloog, Gayle Callis, nam toevallig de dia's mee naar een veterinaire conferentie, waar ze de oude monsters opstelde waar anderen naar konden kijken. Een van de dierenartsen ging naar Callis en zei: "Weet je dat je rode bloedcellen in dat bot hebt?" Natuurlijk bleek onder een microscoop dat het bot gevuld was met rode schijven. Later herinnert Schweitzer zich: 'Ik heb dit bekeken en ik heb dit bekeken en ik dacht dat dit niet kan. Rode bloedcellen behouden niet. "
Schweitzer toonde de dia aan Horner. "Toen ze voor het eerst de structuren met de rode bloedcellen vond, zei ik: Ja, zo zien ze eruit, " herinnert haar mentor zich. Hij dacht dat het mogelijk was dat het rode bloedcellen waren, maar hij gaf haar wat advies: "Kijk nu of je wat bewijs kunt vinden om aan te tonen dat dat niet is wat ze zijn."
Wat ze in plaats daarvan vond, was bewijs van heem in de botten - extra ondersteuning voor het idee dat het rode bloedcellen waren. Heem is een onderdeel van hemoglobine, het eiwit dat zuurstof in het bloed draagt en rode bloedcellen hun kleur geeft. "Het heeft me echt nieuwsgierig gemaakt naar uitzonderlijk behoud", zegt ze. Als deeltjes van die ene dinosaurus 65 miljoen jaar konden rondhangen, hadden de schoolboeken misschien ongelijk over fossilisatie.
Schweitzer heeft de neiging zichzelf in de steek te laten en beweert hopeloos te zijn over computers, laboratoriumwerk en met vreemden te praten. Maar collega's bewonderen haar en zeggen dat ze vastbesloten en hard werkt en een aantal complexe laboratoriumtechnieken beheerst die de vaardigheden van de meeste paleontologen te boven gaan. En het stellen van ongebruikelijke vragen kostte veel lef. "Als je haar in een richting wijst en zegt, ga niet die kant op, zij is het soort persoon die zal zeggen, waarom? - en ze gaat het zelf testen, " zegt Gregory Erickson, een paleobioloog aan de Florida State University . Schweitzer neemt risico's, zegt Karen Chin, paleontoloog van de Universiteit van Colorado. "Het kan een grote uitbetaling zijn of het kan een soort ho-hum onderzoeksproject zijn."
In 2000 at Bob Harmon, een chef van het veldpersoneel van het Museum of the Rockies, zijn lunch in een afgelegen kloof van Montana toen hij opkeek en een bot uit een rotswand zag steken. Dat bot bleek deel uit te maken van de best bewaarde T. rex ter wereld. In de drie daaropvolgende zomers, werkten arbeiders weg bij de dinosaurus en verwijderden deze geleidelijk van de rotswand. Ze noemden het B. rex ter ere van Harmon en gaven het de bijnaam Bob. In 2001 legden ze een deel van de dinosaurus en het omringende vuil in gips om het te beschermen. Het pakket woog meer dan 2.000 pond, wat net boven de capaciteit van hun helikopter bleek te zijn, dus hebben ze het in twee gedeeld. Een van de beenderen van B. rex was in twee grote stukken en verschillende fragmenten gebroken - precies wat Schweitzer nodig had voor haar verkenningen op microschaal.
Het bleek dat Bob een verkeerde naam had gekregen. "Het is een meisje en ze is zwanger, " herinnert Schweitzer zich tegen haar laborant toen ze naar de fragmenten keek. Op het holle binnenoppervlak van het dijbeen had Schweitzer stukjes bot gevonden dat een verrassende hoeveelheid informatie gaf over de dinosaurus die ze maakte. Botten lijken misschien zo stabiel als steen, maar ze zijn eigenlijk constant in beweging. Zwangere vrouwen gebruiken calcium uit hun botten om het skelet van een zich ontwikkelende foetus te bouwen. Voordat vrouwelijke vogels eieren beginnen te leggen, vormen ze een calciumrijke structuur genaamd medullair bot aan de binnenkant van hun been en andere botten; ze gebruiken het tijdens het broedseizoen om eierschalen te maken. Schweitzer had vogels bestudeerd, dus ze wist van medullair bot, en dat is wat ze dacht dat ze zag in dat T. rex-exemplaar.
De meeste paleontologen zijn het er nu over eens dat vogels de nauwste levende familieleden van de dinosauriërs zijn. Ze zeggen zelfs dat vogels dinosauriërs zijn - kleurrijke, ongelooflijk diverse, schattige kleine gevederde dinosaurussen. De theropod van de Jura-bossen leeft voort in de distelvink en bezoekt de achtertuinvoeder, de toekans van de tropen en de struisvogels die over de Afrikaanse savanne lopen.
Om haar dinosaurusbot te begrijpen, wendde Schweitzer zich tot twee van de meest primitieve levende vogels: struisvogels en emoes. In de zomer van 2004 vroeg ze verschillende struisvogelfokkers om vrouwelijke botten. Een boer belde maanden later. 'Hebben jullie die dame-struisvogel nog steeds nodig?' De dode vogel had verscheidene dagen in de graafbak van de boer in de hitte van Noord-Carolina gezeten. Schweitzer en twee collega's haalden een been uit het geurige karkas en reden het terug naar Raleigh.
Voor zover iedereen weet, had Schweitzer gelijk: Bob de dinosaurus had echt een voorraad medullair bot toen ze stierf. Een paper gepubliceerd in Science afgelopen juni presenteert microscoopfoto's van medullair bot van struisvogel en emoe naast dinosaurusbot, met vrijwel identieke kenmerken.
Tijdens het verder testen van een B. rex-botfragment vroeg Schweitzer haar laborant, Jennifer Wittmeyer, om het in zwak zuur te doen, dat langzaam het bot oplost, inclusief gefossiliseerd bot - maar geen zachte weefsels. Op een vrijdagavond in januari 2004 was Wittmeyer zoals gewoonlijk in het lab. Ze haalde een fossiele chip eruit die al drie dagen in het zuur zat en legde die onder de microscoop om een foto te maken. "[De chip] was zo gebogen dat ik het niet in focus kon krijgen, " herinnert Wittmeyer zich. Ze gebruikte een tang om het plat te maken. “Mijn pincet zakte er een beetje in, maakte een kleine inkeping en krulde weer op. Ik had zoiets van, stop ermee! 'Eindelijk, door haar irritatie, realiseerde ze zich wat ze had: een fragment zacht dinosaurusweefsel dat achterbleef toen het minerale bot eromheen was opgelost. Plots hadden Schweitzer en Wittmeyer te maken met iets dat niemand anders ooit had gezien. Voor een paar weken, zei Wittmeyer, was het elke dag als Kerstmis.
In het laboratorium haalt Wittmeyer nu een schaaltje met zes compartimenten, elk met een klein beetje wat weefsel in heldere vloeistof, en legt het onder de microscooplens. Binnen elk exemplaar bevindt zich een fijn netwerk van vrijwel heldere vertakkende vaten - het weefsel van een vrouwelijke Tyrannosaurus rex die 68 miljoen jaar geleden door de bossen schreed en zich voorbereidde om eieren te leggen. Dichtbij lijken de bloedvaten van die T. rex en haar struisvogelneven opmerkelijk op elkaar. In de dinosaurusvaten zitten dingen die Schweitzer diplomatiek 'ronde microstructuren' in het tijdschriftartikel noemt, uit een overvloed aan wetenschappelijke voorzichtigheid, maar ze zijn rood en rond en zij en andere wetenschappers vermoeden dat het rode bloedcellen zijn.
Natuurlijk wil iedereen weten of er DNA in dat weefsel op de loer ligt. Wittmeyer, vanuit veel ervaring met de pers sinds de ontdekking, noemt dit "de vreselijke vraag" - of Schweitzer's werk de weg effent naar een real-life versie van science fiction's Jurassic Park, waar dinosaurussen werden geregenereerd uit DNA dat in barnsteen is bewaard. Maar DNA, dat het genetische script voor een dier draagt, is een zeer kwetsbare molecule. Het is ook belachelijk moeilijk om te bestuderen omdat het zo gemakkelijk besmet is met modern biologisch materiaal, zoals microben of huidcellen, terwijl het begraven is of nadat het is opgegraven. In plaats daarvan heeft Schweitzer haar monsters van dinosaurusweefsel getest op eiwitten, die een beetje harder zijn en gemakkelijker te onderscheiden zijn van verontreinigingen. In het bijzonder is ze op zoek naar collageen, elastine en hemoglobine. Collageen vormt een groot deel van de botsteiger, elastine wordt om bloedvaten gewikkeld en hemoglobine vervoert zuurstof in rode bloedcellen.
Omdat de chemische samenstelling van eiwitten door evolutie verandert, kunnen wetenschappers eiwitsequenties bestuderen om meer te weten te komen over hoe dinosauriërs evolueerden. En omdat eiwitten al het werk in het lichaam doen, kan het bestuderen ervan op een dag wetenschappers helpen de dinosaurusfysiologie te begrijpen - bijvoorbeeld hoe hun spieren en bloedvaten werkten.
Eiwitten zijn veel te klein om eruit te halen met een microscoop. Om ze te zoeken, gebruikt Schweitzer antilichamen, immuunsysteemmoleculen die specifieke secties van eiwitten herkennen en eraan binden. Schweitzer en Wittmeyer hebben antilichamen tegen kippencollageen, koe-elastine en struisvogelhemoglobine gebruikt om naar vergelijkbare moleculen in het dinosaurusweefsel te zoeken. Tijdens een paleontologieconferentie in oktober 2005 presenteerde Schweitzer voorlopig bewijs dat ze echte dinosauruseiwitten in haar monsters heeft gedetecteerd.
Verdere ontdekkingen in het afgelopen jaar hebben aangetoond dat de ontdekking van zacht weefsel in B. rex niet alleen een toevalstreffer was. Schweitzer en Wittmeyer hebben nu waarschijnlijke bloedvaten, botopbouwende cellen en bindweefsel gevonden in een ander T. rex, in een theropod uit Argentinië en in een 300.000 jaar oud wollig mammoetfossiel. Het werk van Schweitzer laat zien dat we verval echt niet begrijpen, zegt Holtz. "Er zijn veel echt basale dingen in de natuur waar mensen gewoon aannames over doen."
Creationisten van jonge aarde zien het werk van Schweitzer ook als revolutionair, maar op een heel andere manier. Ze grepen voor het eerst het werk van Schweitzer aan nadat ze in 1997 een artikel voor het populaire wetenschappelijke tijdschrift Earth schreef over mogelijke rode bloedcellen in haar dinosaurusspecimens. Het tijdschrift Creation beweerde dat het onderzoek van Schweitzer 'een krachtig getuigenis was tegen het hele idee van dinosauriërs die miljoenen jaren geleden leefden. Het spreekt boekdelen voor het bijbelse verslag van een recente schepping. ”
Dit maakt Schweitzer gek. Geologen hebben vastgesteld dat de Hell Creek Formation, waar B. rex werd gevonden, 68 miljoen jaar oud is, net als de botten die erin zijn begraven. Ze is geschokt dat sommige christenen haar beschuldigen van het verbergen van de ware betekenis van haar gegevens. "Ze behandelen je echt slecht, " zegt ze. "Ze verdraaien je woorden en ze manipuleren je gegevens." Voor haar vertegenwoordigen wetenschap en religie twee verschillende manieren om naar de wereld te kijken; het aanroepen van de hand van God om natuurlijke fenomenen te verklaren, breekt de regels van de wetenschap. Ze zegt tenslotte dat wat God vraagt geloof is, geen bewijs. “Als je al dit bewijs en bewijs hebt dat God bestaat, heb je geen geloof nodig. Ik denk dat hij het zo heeft ontworpen dat we zijn bestaan nooit zouden kunnen bewijzen. En ik vind dat echt gaaf. ”
Per definitie is er veel dat wetenschappers niet weten, omdat het hele punt van de wetenschap is om het onbekende te verkennen. Door duidelijk te maken dat wetenschappers niet alles hebben uitgelegd, laat Schweitzer ruimte voor andere verklaringen. "Ik denk dat we altijd verstandig zijn om bepaalde deuren open te laten", zegt ze.
Maar de interesse van schweitzer voor het behoud van moleculen en cellen op de lange termijn heeft een buitenaardse dimensie: ze werkt samen met NASA-wetenschappers aan het zoeken naar bewijs van mogelijk vorig leven op Mars, Saturnus 'maan Titan en andere hemellichamen. (Wetenschappers hebben dit voorjaar bijvoorbeeld aangekondigd dat de kleine maan Enceladus van Saturnus vloeibaar water lijkt te hebben, een waarschijnlijke voorwaarde voor het leven.)
Astrobiologie is een van de gekste takken van de biologie, die zich bezighoudt in het leven dat al dan niet bestaat en al dan niet een herkenbare vorm kan aannemen. "Voor bijna iedereen die aan NASA-dingen werkt, zijn ze gewoon in de hog hemel, bezig met astrobiologie vragen, " zegt Schweitzer. Haar NASA-onderzoek omvat het gebruik van antilichamen om tekenen van leven op onverwachte plaatsen te onderzoeken. “Voor mij is het het middel om een doel te bereiken. Ik wil heel graag meer weten over mijn dinosaurussen. '
Daartoe besteedt Schweitzer samen met Wittmeyer uren voor microscopen in donkere kamers. Voor een Montanan van de vierde generatie is zelfs het relatief relaxte Raleigh-gebied een grote stad. Ze herinnert weemoedig aan het zoeken naar veldsites te paard in Montana. "Paleontologie met een microscoop is niet zo leuk", zegt ze. "Ik zou veel liever buiten rondlopen."
"Mijn oogbollen zijn gewoon absoluut gebakken, " zegt Schweitzer na urenlang staren door de oculairs van de microscoop naar gloeiende bloedvaten en klodders. Je zou het de prijs kunnen noemen die ze betaalt omdat ze niet typisch is.
