化石通常通过形状和大小讲述故事。骨骼展现动物的运动方式，牙齿暗示饮食习惯，头骨则揭示行为模式。如今，科学家们发现了一种从化石中学习的新方法：研究古代骨骼内部蕴藏的化学成分。
这项研究为我们了解数百万年前动物的生活方式、它们摄入的食物以及它们所处的环境打开了一扇窗。
该研究重点关注生活在 130 万至 300 万年前的动物化石骨骼，结果表明骨骼可以保存微小的化学线索的时间比人们之前认为的要长得多。
驱动生命的分子
所有生物体都依靠新陈代谢运转。新陈代谢包括分解食物、构建组织和维持器官正常运作的所有化学反应。
这些反应会产生称为代谢物的小分子。如今，科学家们经常研究代谢物，以了解健康、疾病和饮食。
在这项研究中，科学家们将代谢组学（即代谢物研究）应用于化石。这种方法在化石研究中很少见，因为大多数研究都集中在DNA上。
DNA有助于追溯家族谱系，但对日常生活却鲜有揭示。而代谢物则能展现人体在生前的运作方式。
化石骨骼保护化学物质
该研究由纽约大学牙科学院分子病理生物学教授、纽约大学人类学系附属教授蒂莫西·布罗马格 (Timothy Bromage) 领导。
“我一直对新陈代谢很感兴趣，包括骨骼的代谢率，我想知道是否有可能将代谢组学应用于化石，以研究早期生命。结果发现，骨骼，包括化石骨骼，都充满了代谢物，”布罗马格说。
骨骼看起来坚硬，但内部却布满了充满血管的微小空间。这些血管负责将氧气和营养物质输送到全身。
在骨骼生长过程中，血液中的代谢物会渗入这些微小的空间。
研究古代骨骼化学
科学家们已经知道，胶原蛋白可以在化石骨骼中保存下来，甚至在恐龙遗骸中也能找到。胶原蛋白是一种强韧的蛋白质，能够支撑骨骼和皮肤。
“我想，如果胶原蛋白能在化石骨骼中保存下来，那么其他生物分子或许也能在骨骼微环境中得到保护，”布罗马格说。
为了验证这一想法，研究团队首先研究了现代小鼠的骨骼。他们利用质谱法（一种根据分子重量和电荷识别分子的工具）发现了近2200种代谢物。
这一成功表明，化石骨骼可能保存着类似的化学记录。
来自早期人类地区的化石
研究团队随后对多年前从坦桑尼亚、马拉维和南非采集的化石骨骼进行了研究。这些地区之所以重要，是因为早期人类曾经生活在那里。
这些化石来自与如今仍生活在同一地区的物种相关的动物。
该研究包括小鼠、沙鼠和地松鼠等小型动物，以及羚羊、猪和大象等大型动物。
化石中发现的许多代谢物与现存动物体内发现的代谢物非常相似。这一结果表明，骨骼化学成分可以保存数百万年之久。
传染病的迹象
代谢物显示出正常的身体机能，例如分解维生素、糖类、氨基酸和矿物质。一些与雌激素相关基因有关的化学物质表明，某些化石动物是雌性。
一块化石揭示了更令人惊讶的事实。在坦桑尼亚奥杜瓦伊峡谷发现的一块距今约180万年的地松鼠骨骼，显示出昏睡病的迹象。
这种疾病是由一种叫做布氏锥虫的寄生虫引起的，并通过采采蝇传播。
“我们在松鼠骨骼中发现了一种该寄生虫特有的代谢物，这种寄生虫会将代谢物释放到宿主的血液中。我们还观察到了松鼠的代谢组学抗炎反应，这很可能是由寄生虫引起的，”布罗马格说。
这一发现标志着在骨骼化学成分中保存的最古老的传染病迹象之一。
重建古代饮食和景观
代谢物也揭示了哪些植物进入了动物体内。科学家们发现了与芦荟和芦笋等植物相关的化学痕迹。这些植物只能在特定的条件下生长。
“这意味着，就松鼠而言，它啃食了芦荟，并将这些代谢物吸收进了自身的血液中，”布罗马格解释说。
“由于芦荟的生长环境非常特殊，我们现在对温度、降雨量、土壤条件和树冠有了更多了解，基本上可以重建松鼠的生存环境。我们可以围绕每只动物构建一个故事。”
古代生活的记录
这些结果与之前对同一地区的研究结果相符。奥杜瓦伊峡谷曾经拥有淡水林地和草原。
后期地层显示出较为干燥的林地与沼泽地交错分布。所有遗址的气候似乎都比现在更温暖湿润。
布罗马格说：“利用代谢分析来研究化石，或许能够让我们以全新的细节水平重建史前世界的环境，就像我们今天在自然环境中担任野外生态学家一样。”
这项研究表明，化石骨骼的作用远不止保存形状。在其内部，化学成分记录着远古时期的生命、健康和气候信息，等待着我们去解读。
该研究发表在《自然》杂志上。
图片说明：象牙本质化石（比例尺：1.5毫米），右下方可见岩石，左上方可见牙本质。白色牙本质为完整的胶原蛋白。图片来源：纽约大学牙科学院 Timothy Bromage 和 Bin Hu
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化石通常通过形状和大小讲述故事。骨骼展现动物的运动方式，牙齿暗示饮食习惯，头骨则揭示行为模式。如今，科学家们发现了一种从化石中学习的新方法：研究古代骨骼内部蕴藏的化学成分。
这项研究为我们了解数百万年前动物的生活方式、它们摄入的食物以及它们所处的环境打开了一扇窗。
该研究重点关注生活在 130 万至 300 万年前的动物化石骨骼，结果表明骨骼可以保存微小的化学线索的时间比人们之前认为的要长得多。
驱动生命的分子
所有生物体都依靠新陈代谢运转。新陈代谢包括分解食物、构建组织和维持器官正常运作的所有化学反应。
这些反应会产生称为代谢物的小分子。如今，科学家们经常研究代谢物，以了解健康、疾病和饮食。
在这项研究中，科学家们将代谢组学（即代谢物研究）应用于化石。这种方法在化石研究中很少见，因为大多数研究都集中在DNA上。
DNA有助于追溯家族谱系，但对日常生活却鲜有揭示。而代谢物则能展现人体在生前的运作方式。
化石骨骼保护化学物质
该研究由纽约大学牙科学院分子病理生物学教授、纽约大学人类学系附属教授蒂莫西·布罗马格 (Timothy Bromage) 领导。
“我一直对新陈代谢很感兴趣，包括骨骼的代谢率，我想知道是否有可能将代谢组学应用于化石，以研究早期生命。结果发现，骨骼，包括化石骨骼，都充满了代谢物，”布罗马格说。
骨骼看起来坚硬，但内部却布满了充满血管的微小空间。这些血管负责将氧气和营养物质输送到全身。
在骨骼生长过程中，血液中的代谢物会渗入这些微小的空间。
研究古代骨骼化学
科学家们已经知道，胶原蛋白可以在化石骨骼中保存下来，甚至在恐龙遗骸中也能找到。胶原蛋白是一种强韧的蛋白质，能够支撑骨骼和皮肤。
“我想，如果胶原蛋白能在化石骨骼中保存下来，那么其他生物分子或许也能在骨骼微环境中得到保护，”布罗马格说。
为了验证这一想法，研究团队首先研究了现代小鼠的骨骼。他们利用质谱法（一种根据分子重量和电荷识别分子的工具）发现了近2200种代谢物。
这一成功表明，化石骨骼可能保存着类似的化学记录。
来自早期人类地区的化石
研究团队随后对多年前从坦桑尼亚、马拉维和南非采集的化石骨骼进行了研究。这些地区之所以重要，是因为早期人类曾经生活在那里。
这些化石来自与如今仍生活在同一地区的物种相关的动物。
该研究包括小鼠、沙鼠和地松鼠等小型动物，以及羚羊、猪和大象等大型动物。
化石中发现的许多代谢物与现存动物体内发现的代谢物非常相似。这一结果表明，骨骼化学成分可以保存数百万年之久。
传染病的迹象
代谢物显示出正常的身体机能，例如分解维生素、糖类、氨基酸和矿物质。一些与雌激素相关基因有关的化学物质表明，某些化石动物是雌性。
一块化石揭示了更令人惊讶的事实。在坦桑尼亚奥杜瓦伊峡谷发现的一块距今约180万年的地松鼠骨骼，显示出昏睡病的迹象。
这种疾病是由一种叫做布氏锥虫的寄生虫引起的，并通过采采蝇传播。
“我们在松鼠骨骼中发现了一种该寄生虫特有的代谢物，这种寄生虫会将代谢物释放到宿主的血液中。我们还观察到了松鼠的代谢组学抗炎反应，这很可能是由寄生虫引起的，”布罗马格说。
这一发现标志着在骨骼化学成分中保存的最古老的传染病迹象之一。
重建古代饮食和景观
代谢物也揭示了哪些植物进入了动物体内。科学家们发现了与芦荟和芦笋等植物相关的化学痕迹。这些植物只能在特定的条件下生长。
“这意味着，就松鼠而言，它啃食了芦荟，并将这些代谢物吸收进了自身的血液中，”布罗马格解释说。
“由于芦荟的生长环境非常特殊，我们现在对温度、降雨量、土壤条件和树冠有了更多了解，基本上可以重建松鼠的生存环境。我们可以围绕每只动物构建一个故事。”
古代生活的记录
这些结果与之前对同一地区的研究结果相符。奥杜瓦伊峡谷曾经拥有淡水林地和草原。
后期地层显示出较为干燥的林地与沼泽地交错分布。所有遗址的气候似乎都比现在更温暖湿润。
布罗马格说：“利用代谢分析来研究化石，或许能够让我们以全新的细节水平重建史前世界的环境，就像我们今天在自然环境中担任野外生态学家一样。”
这项研究表明，化石骨骼的作用远不止保存形状。在其内部，化学成分记录着远古时期的生命、健康和气候信息，等待着我们去解读。
该研究发表在《自然》杂志上。
图片说明：象牙本质化石（比例尺：1.5毫米），右下方可见岩石，左上方可见牙本质。白色牙本质为完整的胶原蛋白。图片来源：纽约大学牙科学院 Timothy Bromage 和 Bin Hu
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