巴西恐龙骨骼中的微小结构
研究人员在一只约1.15亿年前生活于巴西的恐龙腿骨中，发现了长约23微米、宽约20微米的微观结构，以及一种用于血液的分子的化学痕迹。研究人员认为，这些结构是矿化的红细胞，不过一位独立专家对此判断提出异议。
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这项研究于2026年11月2日发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上，研究对象是双足行走的掠食者阿拉塔龙（Aratasaurus museunacionali），它生活在早白垩世。化石出土于巴西东北部塞阿拉州的一座石膏矿。保存下来的骨骼包括右侧大腿、小腿和足部的部分骨骼。
由澳大利亚珀斯科廷大学有机与同位素地球化学家克利蒂·格赖斯（Kliti Grice）带领的团队，检测到了血红素B，以及一种经过化学改造、名为3,8-二乙基血红素B的相关物质。血红素是含铁成分，它帮助血红蛋白——红细胞中负责运输氧气的主要蛋白质——发挥作用。
研究人员尤其看重在骨骼血管通道内部的微小结构中发现这些化学物质。血管通道曾经是血管经过的通道。此前的研究曾在恐龙化石中发现可能呈血细胞形态的结构。该团队认为，结构的位置、矿物保存情况和化学证据相结合，使他们的论据更有说服力。
论文第一作者格赖斯将这一发现描述为地质时间中留存下来的痕迹：
我们找到的不是一小瓶恐龙血。我们看到的是古代生物留下的矿物与分子回声，而这在科学上有趣得多。
一只年轻掠食者的不寻常经历
阿拉塔龙体长约3.1米，估计体重约35千克。研究的这只个体死亡时可能约4岁，属于幼年或年轻成体，或许仍在生长。
这具化石出土于佩德拉布兰卡矿区，位于罗穆阿尔多组地层，属于阿拉里皮高原地区，靠近塞阿拉州、伯南布哥州和皮奥伊州交界处。该地层以化石保存状况异常良好而闻名。
研究合著者、巴西国家博物馆古生物学家亚历山大·凯尔纳（Alexander Kellner）称，这只动物的遗骸沉入了一座古湖的湖底。骨骼大部分已经遗失，但保存下来的腿骨材料最终既提供了解剖学信息，也为化学分析提供了样本。
这件标本还经受住了一场近代灾难。2018年大火席卷国家博物馆时，化石正在馆内进行修复。据凯尔纳介绍，存放这件化石的区域躲过了火灾。
从石膏矿到分子研究
这项发现源自巴西及国际研究人员近20年的工作。化石修复后留下的小碎片，成为可检测极微量有机化合物的仪器所需的宝贵材料。
- 2008年：化石在塞阿拉州一座石膏矿中被发现，随后被送往卡里里圣塔纳的普拉西多·西达德·努文斯古生物博物馆。
- 2016年：标本被送往里约热内卢国家博物馆作进一步研究。
- 2018年：化石在国家博物馆火灾中幸存。
- 2020年：朱莉安娜·赛昂（Juliana Sayão）带领的团队将阿拉塔龙（Aratasaurus museunacionali）描述为一个新物种。
- 2026年11月2日：关于其微观结构及血液相关化学物质的研究发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。
参与这项新研究的巴西研究人员包括卡里里地区大学的雷南·班廷（Renan Bantim）和安东尼奥·萨赖瓦（Antônio Saraiva），以及里约热内卢联邦大学国家博物馆的赛昂和凯尔纳。德国、日本和美国的研究机构也有研究人员参与。
研究人员如何将形态与化学证据联系起来
团队结合了显微镜观察、矿物分析和分子化学检测。每种方法都用于解答谜题的不同部分：这些结构是什么形态、是什么物质保存了它们，以及还残留着哪些有机化合物。
研究人员通过高效液相色谱法分离从化石中提取的化合物，随后利用质谱法，根据其分子质量和化学特征帮助鉴定这些化合物。他们还将包括紫外光和可见光吸收情况在内的测量结果，与现代标准样品进行了比较。
拉曼光谱和电子显微镜提供了另一层证据。拉曼分析利用光与材料的相互作用揭示其化学性质；电子显微镜则能显示普通光学显微镜无法观察到的细节。这些方法结合起来，帮助研究人员确定微观结构中的血红素相关信号。
格赖斯说，将同一物理环境中的多项观察结果联系起来，是这项研究的价值所在。从提取物中发现一种与血液有关的分子，是一条线索；而在曾经的血管内部、某种特定结构中发现这种化学物质，则能为研究人员提供更详细的解释，并加以检验。
团队还调查了可能的污染来源，并得出结论：周围的微生物或植物不太可能是检测到的血红素的来源。这一判断很重要，因为化石骨骼在数百万年间一直与沉积物、水和生物接触，它们可能会带来自身的有机物质。
锰矿物或能解释保存情况
研究人员发现，被鉴定为红细胞的结构与水锰矿（一种天然存在的氧化锰矿物）有关。他们提出，在化石化过程早期形成的矿物，可能在细胞腐烂、形态消失之前使其稳定下来，或复制了其形态。
快速掩埋或许也发挥了作用。团队的解释涉及一个低氧环境，以及微生物席——由聚集在同一表面的微生物构成的薄层。这类条件可能减缓腐烂，同时为矿物保存创造机会。
这一假说将埋藏环境与微观证据联系起来：沉积物覆盖遗骸，特殊的局部化学条件促进矿物形成，一些有机化合物则与由此形成的结构一同留存。至于具体时间和化学步骤，目前仍是对这具化石为何保存异常完好的假说。
血红素的体积远小于完整的血红蛋白蛋白质。因此，发现血红素及其改造产物，为研究人员提供了该动物生物学特征中得以留存的一种化学成分。回收的材料由矿化结构和分子痕迹组成，并非保存下来的液态血液。
独立专家为何质疑这些细胞的身份
未参与这项研究的北卡罗来纳州立大学分子古生物学家玛丽·施韦策（Mary Schweitzer）质疑这些微观结构的判定。她的异议涉及其形态、大小，以及它们缺少鸟类和爬行动物等动物的红细胞通常具有的一种可见特征。
成熟的人类红细胞会失去细胞核，也就是容纳遗传物质的结构。鸟类和爬行动物的红细胞则保留细胞核，通常会因此出现明显的凸起。施韦策说，化石中的结构看起来更凹陷，也没有这种凸起。
施韦策还认为，这些结构比大多数非哺乳动物的红细胞小。在谈到这些结构的形态时，她说：
形态上的相似性并不成立。
研究作者的判定依据是综合证据：血管通道内有大量结构、这些结构发生矿化，并且与其相关联的血红素化学信号。施韦策认可源自生物体的分子能够在地质时间尺度上留存，也欢迎使用新的分子技术，但仍不相信这些特定结构是红细胞。
因此，核心分歧在于这些结构的身份。作者认为它们是有化学证据支持的细胞残留；施韦策则认为，它们可见的解剖形态与这种恐龙应有的细胞并不相符。
与鸟类血细胞的比较带来了什么
化石结构的平均长度为22.97微米，宽度为19.54微米。1微米等于千分之一毫米，因此这些物体小到无法用肉眼观察。
研究中的比较数据显示，现代鸟类红细胞的宽度约为7.5至13微米。按这些数据计算，化石结构的宽度约为鸟类红细胞的1.5至2.6倍。研究人员称它们近乎球形，而现代鸟类红细胞则明显更为细长。
与鸟类的比较，以及施韦策对更广泛动物类别的比较，对大小得出了不同判断。她的质疑还包括这些结构呈凹形、缺少细胞核凸起；仅靠尺寸测量无法解决这些问题。
细胞尺寸之所以引起研究人员关注，是因为氧气运输与动物的能量需求有关。团队希望，分子研究最终能帮助考察已灭绝动物的血液演化、新陈代谢和活动能力。研究并未直接估算阿拉塔龙的体温或活动水平。
胶原蛋白痕迹为古代生物学再添一项证据
化石中还发现了与胶原蛋白有关的氨基酸。胶原蛋白是一种结构蛋白，在骨骼和其他结缔组织中含量丰富。氨基酸是构成蛋白质的小分子单元。
这些发现将研究范围扩展到了血液化学之外。骨骼既保存了与支撑组织有关的证据，也保存了与氧气运输相关的化合物，让研究人员能够研究不止一种古代生物材料。
研究人员没有发现完整的古代胶原蛋白，也没有回收到恐龙DNA。格赖斯解释说，携带复杂生物信息的大分子，与小分子及经过化学改造的残留物，其保存特性并不相同。
与这项发现相关的最古老DNA报告，来自格陵兰沉积物，距今约200万年。阿拉塔龙化石则距今约1.15亿年。对这具化石的研究关注的是特定化学痕迹如何在更漫长的时间里留存。
格赖斯说，这项研究鼓励科学家继续探索生物信息能够留存多久：
这项工作鼓励我们继续检验分子保存的极限，而不是假设所有生物信息都会在某个特定时间之后消失。
博物馆里的细小化石碎片或藏有更多答案
阿拉塔龙的分析依赖化石修复后留下的细小碎片。这一细节对博物馆具有现实意义：早年工作中留下的碎片，可能含有旧方法无法检测的化学信息。
一些分子检测需要研磨或以其他方式消耗样本，因此样本选择至关重要。残余碎片可以为这类分析提供材料，同时让主体化石继续用于解剖学研究和展览。
后续研究可以检验其他标本中是否也存在血管结构、矿物和血红素化学物质的类似组合。对不同化石进行比较，也有助于研究人员考察保存过程，并回应有关细胞身份的分歧。
科廷大学地球与行星科学学院院长马丁·范·克拉嫩东克（Martin Van Kranendonk）还提到了这项研究在天体生物学领域的潜在应用。天体生物学研究宇宙中的生命。了解哪些生物痕迹能够在地球的恶劣条件下留存，可以帮助寻找其他地方的古代生命痕迹。
对古生物学而言，眼下的机会近在眼前：利用能够把化石微观解剖结构与化学成分联系起来的仪器，重新检查人们熟悉的馆藏。这件巴西标本说明，即使是不完整腿骨留下的几块碎片，也值得重新研究。
要点
- 一项于2026年11月2日发表的研究，在一具约1.15亿年前的恐龙化石中发现了血红素相关化合物。
- 这具化石属于一只年轻的阿拉塔龙（Aratasaurus museunacionali），出土于巴西塞阿拉州，体长约3.1米。
- 研究人员认为，其骨骼血管通道内的微观结构是矿化红细胞。
- 独立古生物学家玛丽·施韦策对这一判定提出异议，理由是这些结构的形态、大小及其缺少细胞核凸起。
- 水锰矿化以及在低氧环境中快速掩埋，可能帮助保存了这些结构和化学物质。
- 团队还检测到了与胶原蛋白有关的氨基酸，但没有发现完整的古代蛋白质或恐龙DNA。
- 这项发现为研究博物馆现有碎片中的分子痕迹创造了机会。
