Een schedel van een Centrosaurus, een familielid van Triceratops, in wiens beenderen de moderne microben gevonden zijn. Museum of Victoria, Melbourne/Public Domain

Geen zacht weefsel in dino-beenderen, wel enorme kolonies moderne bacteriën

Slecht nieuws voor fans van 'Jurassic Park': de kans dat een geleerde een dinosaurus zal klonen uit oud DNA is zo goed als onbestaand. Dat komt omdat DNA in de loop van de tijd afbreekt en niet stabiel genoeg is om miljoenen jaren lang intact te blijven. En hoewel eiwitten stabieler zijn, zijn ook zij waarschijnlijk niet in staat om tientallen of honderden miljoenen jaren te overleven. Voor een nieuwe studie zijn onderzoekers speciaal op zoek gegaan naar bewaard gebleven collageen in dinosaurus-fossielen. Dat eiwit hebben ze niet gevonden, maar ze vonden wel enorme kolonies moderne bacteriën die in de dinosaurisbeenderen leefden. En het bleken geen doorsneebacteriën.

"Dit is baanbrekend - het is de eerste keer dat we deze unieke microbiële gemeenschap ontdekt hebben in deze fossiele beenderen terwijl ze nog onder de grond begraven waren", zei paleobioloog Evan Saitta.

"En ik zou zeggen dat het nog een nagel is aan de doodskist van het idee dat eiwitten van dinosaurussen intact bewaard zouden blijven", zo zei hij in een persmededeling van het Field Museum in Chicago. Saitta is een postdoctoraal onderzoeker aan het Field Museum en de belangrijkste auteur van de nieuwe studie. 

Hij begon organische moleculen in fossielen te onderzoeken als onderdeel van zijn doctoraatsthesis aan de Universtiy of Bristol in het VK. "Mijn doctoraatsonderzoek spitste zich toe op hoe zachte weefsels fossiliseren, en hoe deze materialen uit elkaar vallen. Sommige moleculen kunnen overleven in het fossielenbestand, maar ik vermoed dat eiwitten dat niet kunnen: ze zijn niet stabiel over een dergelijk tijdsverloop in de omstandigheden die leiden tot fossilisatie", zo zei Saitta. 

Nochtans hebben een aantal paleontologen gemeld dat ze dinosaurusbeenderen gevonden hebben die uitzonderlijk goed bewaarde sporen bevatten van colageen - een eiwit uit beender- of huidweefsel -, samen met zachte weefsels als bloed en beendercellen. 

"Er is een toename van de belangstelling in deze vermeende dinosaurus-eiwitten", zei Saitta, en dus vatte hij het plan op om onafhankelijk de aanwezigheid van collageen in dinosaurusfossielen te verifiëren.  

Het Dinosaur Provincial Park in de 'Badlands" van Alberta in Canada. Nancy McMillan/Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0

Steriele omstandigheden

Saitta getroostte zich veel moeite om dinosaurusfossielen onder zo steriel mogelijke omstandigheden te verzamelen, zodat er geen nieuwe eiwitten of bacteriën in de fossielen konden geraken en de resultaten konden vertekenen. Hij pakte een pikhouweel, een zaag, een soldeerlamp, ethanol en bleekwater in, en trok naar het Dinosaur Provincial Park in de Canadese provincie Alberta.

"Er is daar een enkele laag waar bijna meer beenderen inzitten dan rotsen, het is belachelijk hoe geconcentreerd de beenderen daar zijn", zo zei Saitta. Een vindplaats met veel beenderen was uiterst belangrijk, aangezien een trage, omslachtige opgraving de kansen zou vergroten dat de fossielen besmet raakten door de bovenwereld. 

"Om deze beenderen te verzamelen op een zeer gecontroleerde, steriele manier, heb je een vindplaats nodig met een hoop beenderen omdat je de beenderen snel moet vinden, net genoeg aan één kant moet blootleggen om te weten wat het is, en vervolgens het niet blootgelegde stuk van het been en de omliggende rots allemaal samen op een steriele manier moet verzamelen", zo zei Saitta in de persmededeling.

Saitta verzamelde op deze manier 75 miljoen jaar oude beenderen van een Centrosaurus - een kleiner neefje van de befaamde Triceratops - en bracht de beenderen vervolgens naar verschillende laboratoria om hun organische samenstelling te onderzoeken. 

 

Een voorstelling van twee vechtende Centrosaurussen. Lady of Hats/Public Domain

Kippenbeenderen en haaientanden

Saitta en zijn collega's vergeleken de biochemische samenstelling van de Centrosaurus-fossielen met moderne kippenbeenderen, sedimenten van de vindplaats van de fossielen in Alberta en duizenden jaar oude haaientanden die aanspoelen op de kust van Saitta's woonplaats in Ponte Vedra Beach in Florida.

"We bezochten verschillende labo's, en de verschillende technieken die ze toepasten gaven ons consistente en makkelijk te interpreteren resultaten, die aantoonden dat de fossielen op een voldoende steriele manier opgegraven waren", zei Saitta. 

Ze ontdekten dat de Centrosaurus-fossielen geen collageen-ewitten leken te bevatten, die wel aanwezig waren in de veel jongere haaientanden en de verse kippenbeenderen. 

Maar ze vonden wel iets anders: "We zagen hopen bewijzen voor recente microben", legde Saitta uit. "Er was duidelijk iets organisch aanwezig in deze beenderen." En aangezien de laboratoriumresultaten aangaven dat Saitta's maatregelen tegen besmetting van buitenuit gewerkt hadden, moesten deze organische materialen er op een natuurlijke manier in geraakt zijn.

"We vonden niet-radioactieve, dode organische koolstof, recente aminozuren en DNA in het been - dat duidt aan dat het been een moderne microbiële gemeenschap huisvest en er een schuilplaats voor is", zei Saitta. 

Hij denkt dat de moderne microben en hun afscheidingen, die een biofilm genoemd worden, waarschijnlijk datgene zijn wat andere onderzoekers hebben gezien in fossielen en gerapporteerd hebben als zachte weefsels, iets wat ook andere mensen al eerder gesuggereerd hadden. "Ik vermoed dat als we dit soort van analyses zouden toepassen op andere specimens, het een verklaring zou vormen voor een aantal van de zogenaamde ontdekkingen van zachte weefsels van dinosaurussen", zo zei Saitta.  

Een fluorescentie-microscopisch beeld toont opgelichte moderne bacteriën die in een fossiel van een Centrosaurus zaten. Evan Saitta/Field Museum

Etruskische graven en zeekomkommers

Verrassend was dat de moderne microben uit de dinosaurusbeenderen helemaal niet de doorsneebacteriën waren die in de omliggende rotsen leven. 

"Het is een zeer ongewone gemeenschap", zei Saitta. "Dertig procent van de DNA-sequenties zijn verwant met Euzebya, wat bacterieën zijn die we enkel terugvinden op plaatsen als Etruskische graftomben in Italië en op de huid van zeekomkommers, voor zover ik weet."

Saitta en zijn collega's weten niet zeker waarom net deze bacteriën in de dinosaurusbeenderen leven, maar hij is niet verrast dat bacteriën aangetrokken worden door de fossielen. "Fossiele beenderen bevatten fosfor en ijzer, en microben hebben die stoffen nodig als voedingsstoffen. En de beenderen zijn poreus - ze zuigen water aan. Als je een bacterie zou zijn die in de grond leeft, zou je waarschijnlijk in een dinosaurusbeen willen leven", zo zei hij. "Deze bacteriën hebben duidelijk een heerlijke tijd in deze beenderen."

De ontdekking zou het ontluikende vakgebied van de moleculaire paleontologie op weg kunnen helpen, zei Saitta. "Het is een van de nieuwe onontgonnen gebieden van de moderne paleontologie. We beginnen met op een totaal verschillende manier naar fossielen te zoeken. We zijn niet enkel op zoek naar beenderen en tanden, in de hoop een nieuwe soort te vinden, we doen aan moleculair fossielen zoeken - dat opent een compleet nieuwe branche van aanwijzingen waarmee we het leven in het verleden kunnen bestuderen. Moleculaire fossielen kunnen ons zaken vertellen waarvan we nooit gedacht hadden dat we ze zouden kunnen onderzoeken. Het onderscheid maken tussen wat modern is en wat oud, is daarbij belangrijk." 

De studie van Saitta en zijn Amerikaanse, Canadese, Britse en Chinese collega's is gepubliceerd in eLife.