恐龍是只雞？

在霸王龍化石中找到的蛋白質(zhì)，跟在雞身上找到最為相似。如果這個結(jié)論能夠經(jīng)受數(shù)據(jù)公開的考驗，不僅能證明恐龍和雞本是一家，連“侏羅紀公園”的建立也指日可待。

不止約翰#8226;阿薩拉(John Asara)一人會對MOR2598的蛋白質(zhì)成分感到好奇。其他的好奇者中，一些人等著確定恐龍和小雞的關(guān)系，還有的人在等著看笑話。

MO R 2 5 9 8是一塊鴨嘴龍骨化石的編號，這只鴨嘴龍大約死于8千萬年前。早在兩年前，阿薩拉這位質(zhì)譜分析專家就曾同一位古生物學家瑪麗#8226;施魏策爾(Mary Schweitzer)合作，針對一塊編號為MOR1125的霸王龍股骨化石得出結(jié)論:它里面所含的蛋白，同雞的膠原蛋白質(zhì)相似。這篇論文發(fā)表于《科學》雜志，但卻因為生物學實驗過程當中數(shù)據(jù)的嚴謹性不足招致非議。

這次，兩人轉(zhuǎn)而針對MOR2598做起同樣的工作。他們鍥而不舍的態(tài)度，比起科學研究本身來，更像是在追求某種證明。

恐龍骨里的雞膠原

2009年5月，新的論文發(fā)表于《科學》雜志，證明的結(jié)果是:與MOR2598中所提取的膠原蛋白最接近的，正是之前被懷疑數(shù)據(jù)有問題的霸王龍化石MOR1125中提取出的蛋白。這等于重申了恐龍與鳥類有親緣關(guān)系的結(jié)論，讓當初另外兩位科學家提出的關(guān)于恐龍蛋白遭到實驗室污染的質(zhì)疑再次成為科學界關(guān)注的焦點。

2 0 0 8年秋季，西雅圖弗雷德哈欽森癌癥研究中心的馬丁#8226;麥克托什(Martin cIntosh)和計算生物學家馬修#8226;菲茨吉(Matthew Fitzgibbon)根據(jù)阿薩拉所公布的MOR1125研究數(shù)據(jù)進行再次運算，發(fā)現(xiàn)了鴕鳥的血紅蛋白肽。兩人因此懷疑阿薩拉的霸王龍的實驗是在被鴕鳥分子污染的環(huán)境中進行的:“實驗可能使用了一些帶有鴕鳥蛋白的試管或者滴管。這樣一來，發(fā)現(xiàn)的霸王龍蛋白當然可以同雞匹配——因為那本來就來自另一只鳥?！?/p>

阿薩拉對此辯解說，麥克托什所指的血紅蛋白肽其實可以同30多種鳥類相匹配，“他之所以單挑鴕鳥來說事，大概是因為知道我曾做過相關(guān)研究?！睕r且，鴕鳥和霸王龍的實驗相隔一年有半，其間還進行過其他1500多例質(zhì)譜分析，實驗結(jié)果中都未曾出現(xiàn)任何鴕鳥血紅蛋白。

學界并不是無端地對阿薩拉的結(jié)論抱有懷疑，實際上，恐龍和小雞曖昧不清的親緣在古生物學界總不乏勁爆的消息。早在130年前，達爾文“進化論”的擁躉之一赫胥黎就提出鳥類是由恐龍進化而來的觀點，這個推論驚世駭俗，但一直缺少分子生物學上的證據(jù)支持。人們還從來沒有得到過任何來自恐龍的真正蛋白樣本，1994年，一篇后來臭名昭著的論文聲稱已經(jīng)恢復了恐龍的DNA，結(jié)果表明只是一場實驗室污染。因此，當2007年4月阿薩拉和施魏策爾的論文發(fā)表時，學界瘋狂了。

阿薩拉利用一種酶來對這種灰色粉末進行試驗，然后放入一臺洗衣機大小的質(zhì)譜儀當中。1小時后，樣本的分子成分以數(shù)據(jù)形式顯示出來。他隨即在論文中宣布:“利用質(zhì)譜儀檢測，我們在MOR1125的骨頭碎片當中發(fā)現(xiàn)了7個保存完好的蛋白質(zhì)片段。其中，5段片段所含的膠原蛋白同鳥類特別是雞的蛋白相匹配?！?/p>

這一發(fā)現(xiàn)立即成為新聞頭條。首先，這是科學家第一次在分子水平對恐龍和雞的親緣關(guān)系做出肯定的答復。其次，更進一步來說，這也首次證明了化石中的蛋白能夠存活上千萬年。一些媒體忍不住開始描繪科幻故事中的情節(jié)，英國《衛(wèi)報》稱:“這項研究暗示，有朝一日科學家將克隆出恐龍，重現(xiàn)侏羅紀公園?！?/p>

但在短短16個月內(nèi)出現(xiàn)了多個質(zhì)疑的聲音。許多研究者開始對阿薩拉的數(shù)據(jù)產(chǎn)生疑問，并懷疑膠原蛋白是否真能完好無損地存活至今。馬里蘭大學生物信息學和計算生物學中心主任史蒂芬#8226;莎爾茲伯格(Steven Salzberg)表示:“如果你得出了非同尋常的結(jié)論，首先我們必須要看到非同尋常的證據(jù)”。

面對眾多質(zhì)疑，阿薩拉也勉強承認，其中有一個蛋白質(zhì)片段的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，用來當作證明他們的發(fā)現(xiàn)的證據(jù)，“確實不夠有力”。作為最激烈的質(zhì)疑者，加州大學圣地亞哥計算生物學家帕維#8226;帕夫納(Pavel Pevzner)對其余的六個蛋白質(zhì)片段也不信任，強烈要求阿薩拉公布所有數(shù)據(jù)。他將阿薩拉比成一個觀看猴子敲打鍵盤的小男孩:“猴子無意中打出了七個單詞，于是，他就發(fā)表了一篇文章《瞧，我的猴子會拼寫》!”

“蛋白質(zhì)”詞典

帕夫納的懷疑基于阿薩拉的蛋白質(zhì)檢測。蛋白質(zhì)是一種含有氨基酸鏈的普通分子。這些氨基酸通常以字母命名，比如P代表脯氨酸，G代表甘氨酸。某個生物體的“蛋白質(zhì)組”是指該生物體所含有蛋白質(zhì)的集合，就如同一本由單詞(蛋白質(zhì))和字母(氨基酸)組成的詞典。想象一本6千8百萬年前的詞典，里面有成千上萬個字母，組成了不同長度的字母串。這些字母串最后組成的文章，就是MOR1125這個霸王龍蛋白標本。而質(zhì)譜儀在其中的作用是讀出這些字母串，再同詞典上的單詞相對照。

當所有字母被認定和排序后，就可以去不同物種的蛋白質(zhì)詞典中翻查了。因為霸王龍蛋白質(zhì)還沒有經(jīng)過此類排序，也便沒有自己的“詞典”，阿薩拉不得不在現(xiàn)代動物數(shù)據(jù)庫當中尋找與霸王龍蛋白最為匹配的蛋白序列。

阿薩拉在原始文件中聲稱，他們可以確定MOR1125當中的7個多肽，其中5個與雞膠原蛋白非常接近，其次是青蛙和蠑螈。這暗示著，比起現(xiàn)代的爬行動物和兩棲動物，霸王龍同鳥類關(guān)系更近。

但帕夫納發(fā)現(xiàn)，論文中只引用了7段質(zhì)譜數(shù)據(jù)。那些無法與數(shù)據(jù)庫匹配的數(shù)以萬計的“垃圾”質(zhì)譜數(shù)據(jù)卻不見蹤影。沒有它們，這7段質(zhì)譜的測出是否出于純粹的偶然便無法知曉。帕夫納認為，阿薩拉的發(fā)現(xiàn)“也許只是偽造的數(shù)據(jù)，隨機混雜在其他字母當中”。

為此帕夫納另著一篇文章對其進行批判，發(fā)表在2008年8月的《科學》雜志上。這篇文章抨擊阿薩拉的計算沒有任何統(tǒng)計學意義，并且再次要求公布剩下的“垃圾”質(zhì)譜數(shù)據(jù)。

不被公開的“垃圾數(shù)據(jù)”

阿薩拉堅持將自己置于整場戰(zhàn)斗的對立面，拒絕出示質(zhì)譜檢測數(shù)據(jù)。他抱怨，研究人員是在依靠出版物來保持其學術(shù)資金和地位。在還有潛在發(fā)現(xiàn)未被揭示前，就公布質(zhì)譜數(shù)據(jù)，意味著自己的科研成果讓他人白撈。

但帕夫納頑固地維護自己作為“計算生物學家”的立場。他認為，實驗數(shù)據(jù)的公開是為了保證學術(shù)嚴謹，在“計算生物學”研究興起的今天尤其應當如此。

近年，由于生物學的數(shù)據(jù)量和復雜性，大規(guī)模計算模擬技術(shù)正逐漸代替觀察和實驗，來應付14個月就會翻一番的基因研究數(shù)據(jù)。根據(jù)美國國家衛(wèi)生研究所(NIH)的定義，計算生物學是“一門開發(fā)和應用數(shù)據(jù)分析及理論的方法、數(shù)學建模和計算機仿真技術(shù)，用于生物學、行為學和社會群體系統(tǒng)的研究的學科”。利用質(zhì)譜儀對蛋白質(zhì)成分進行測定就屬于計算生物學的內(nèi)容范疇?？梢哉f，計算生物學已經(jīng)成為生物學研究中的基本方法，在新的生物學發(fā)現(xiàn)前面，數(shù)據(jù)正確與否、是否有統(tǒng)計學意義，比以往任何時期都更具有決定性的作用。

“在一些基礎(chǔ)生物學領(lǐng)域，比如DNA測序，幾乎找不到一定需要生物學家來完成的工作，”帕夫納說，“只要會計算就夠了?！彼救艘苍鴮ｉT開發(fā)過針對質(zhì)譜研究中蛋白質(zhì)的解碼算法。因此，當他受《科學》之托，對阿薩拉的論文進行出版前的審查工作時，就敢下斷言:“論文作者對運算其實一竅不通?！?/p>

現(xiàn)在，阿薩拉對待數(shù)據(jù)的輕率態(tài)度更令帕夫納憤怒，因此他強烈要求阿薩拉公開全部實驗數(shù)據(jù):“讓質(zhì)譜儀來看看，猴子是否真會拼寫?！?/p>

事實上，真的有許多“猴子”被證明其實是文盲。學術(shù)造假將技術(shù)問題延伸至倫理領(lǐng)域，其中以韓國“首席科學家”、“克隆之父”黃禹錫的造假事件最為轟動。2005年5月，黃禹錫宣布成功利用11名不同疾病患者身上的體細胞克隆出早期胚胎，后來被證明論文數(shù)據(jù)屬于故意捏造。

2008年的秋季，阿薩拉終于讓步，向帕夫納提供了在線備份。這樣，他的所有48216個質(zhì)譜數(shù)據(jù)便毫無保留地攤開在網(wǎng)絡(luò)上。而正是通過對這些質(zhì)譜結(jié)果的再運算，麥克托什在兩周內(nèi)就得出了實驗室被鴕鳥分子污染的懷疑。

鑒于這種懷疑，阿薩拉在鴨嘴龍化石MOR2598的蛋白質(zhì)實驗中，進行了嚴格的無菌操作，最后得出了與之前一樣的結(jié)論。盡管阿薩拉捍衛(wèi)了自己的數(shù)據(jù)真實，但在更廣泛的意義上，讓任何人都有權(quán)對實驗過程進行重復，帕夫納的堅持從頭至尾都是正確的。

Tips:

MOR1125蛋白質(zhì)譜分析過程

1 從恐龍化石中提取多肽

瑪麗#8226;施魏策爾得到了霸王龍股骨化石MOR1125，送到約翰#8226;阿薩拉處做質(zhì)譜分析。阿薩拉用一種酶來將提取的樣本中的蛋白質(zhì)打破，變成分子量較小的多肽，然后送進儀器分離。

2 分離成片段

用來分離蛋白質(zhì)分子的儀器被稱為質(zhì)譜儀。將分離出來的多肽按照質(zhì)量分類，然后進一步使之斷裂，得到的每一個蛋白質(zhì)片段的數(shù)字描述被稱為質(zhì)譜數(shù)據(jù)，阿薩拉的樣品得到48000個質(zhì)譜數(shù)據(jù)。

3 選擇數(shù)據(jù)

得出的氨基酸序列將使用特殊的算法進行確認和排序。阿薩拉再根據(jù)這些結(jié)果，與已知動物的氨基酸序列比較，尋找與發(fā)現(xiàn)霸王龍樣本相近的序列。

4 可匹配的多肽

據(jù)阿薩拉的算法， 與7種蛋白質(zhì)片段最匹配的是雞的膠原蛋白。后來，當數(shù)據(jù)公布后，研究人員使用不同的算法，找到了另外一個相近的蛋白序列——鴕鳥的血紅蛋白肽。