纳米成像有助于了解古代骨骼中的蛋白质和组织保存

北卡罗来纳州立大学的一项试点研究表明，古代骨骼的纳米级3D成像不仅可以进一步了解软组织在石化过程中发生的变化，还可以作为一种快速、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。这项工作发表在iScience上

北卡罗来纳州立大学研究生、该研究的作者兰登·安德森说：“古生物学家研究骨骼化石已有几个世纪了，但我们仍然不完全了解骨骼有机软组织（如胶原蛋白或血管）的石化过程，以及它们是如何长时间保存的。”

“我使用纳米成像方法比较了现代骨骼和冰河时代的骨骼，作为一种可能更好地了解胶原蛋白和血管在石化过程中发生的变化的方法。”

Anderson将现代牛、鳄鱼和鸵鸟腿骨的小样本与更新世长毛象、草原野牛、驯鹿和马的样本进行了比较。更新世样本都是从加拿大育空地区解冻的古代永久冻土中回收的

将稀酸溶液应用于样本，溶解了骨骼的矿物质部分，留下了其潜在的胶原蛋白框架。使用放大倍数高达150000倍的扫描电子显微镜（SEM），Anderson能够对脱矿质骨样本中的胶原蛋白原纤维和血管进行成像

Anderson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

Anderson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、没有改变的有机组织和蛋白质，类似于现代骨骼。”。“这项试点研究的基本想法是，这种纳米级方法可以用于整个化石记录中的骨骼，以更好地了解化石形成过程中有机组织发生的化学和结构变化。”

该技术也可能被用作筛选古代骨骼标本以保存DNA和蛋白质序列的替代品

Anderson说：“电子显微镜成像可以让你直接观察骨骼的纳米级胶原纤维，它们本质上是胶原蛋白分子束。”

“胶原蛋白是坚固的，因此对于缺乏这些原纤维的古代骨骼样本来说，如果它们已经降解掉，那么样本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样本以进行进一步分子分析的实用第一步。”