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“侏罗纪公园”要成真?第一批“复活”的猛犸象或在六年内出生

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度78票 浏览63次 时间:2022年6月23日 12:14
斯氏亚冠龙头骨中保存的软骨细胞(Alida Bailleul供图)

斯氏亚冠龙头骨中保存的软骨细胞(Alida Bailleul供图)

(化石网报道)据橙柿互动·都市快报(记者 金盈盈):古生物学家阿里达·拜勒尔(Alida Bailleul)正在显微镜下观察一块幼年鸭嘴龙的头骨化石薄片,这是蒙大拿州博兹曼落基山脉博物馆收藏的一块化石,以了解恐龙头骨是如何进化的。7500万年前,这种鸭嘴兽正在现在的美国蒙大拿州漫步。在这块头骨后部的钙化软骨中,嵌入了似乎是化石细胞的东西。有些细胞含有类似于细胞核的微小结构,其中一个看起来像是一束染色体,这些线承载着生物体的DNA。

拜勒尔向正在博物馆里的专家、北卡罗来纳州立大学分子古生物学教授玛丽·史怀哲(Mary Schweitzer)展示了这些标本。

史怀哲在蒙大拿州在杰克·霍纳(Jack Horner)的指导下完成了她的博士学位。杰克·霍纳是当地的化石猎人,电影《侏罗纪公园》里的主要角色艾伦·格兰特,就是受他启发而来。

史怀哲因声称在恐龙化石中发现了从血管到蛋白质碎片的软组织而成名——并面临着一波又一波的批评。她对拜勒尔的发现很感兴趣,两人决定联手,进一步研究化石。

2020年初,当全世界正在应对新冠疫情到来时,他们发表了一篇令人震惊的论文。

报告不仅列出了鸭嘴龙化石中存在恐龙细胞和细胞核的证据,而且还列出了化学测试的结果,表明DNA或类似DNA的东西盘绕在里面。

从恐龙化石中恢复生物材料的想法颇有争议,但也意义深远。史怀哲并未声称已经发现了恐龙DNA,毕竟,证据太弱,无法确定。
但她说,科学家不应该排除恐龙DNA可能存在于史前遗迹的可能性。

“我认为我们不应该排除从恐龙化石中提取恐龙DNA的可能性,”她说,“我们还没有做到这一点,也许我们找不到它。但是如果不继续寻找,我们将来也肯定找不到它。”

史前的生物组织、蛋白质或DNA的碎片可能会改变分子古生物学领域,并解开恐龙生活的许多谜团。

但是,也有人对获得霸王龙或伶盗龙的完整基因密码的可能性提出了质疑。自1993年上映的第一部《侏罗纪公园》以来,科学家们就已经习惯了回答这些问题:有了足够的恐龙DNA,我们能把这些爬行动物复原吗?

生物技术的快速发展,为以优雅的方式复原灭绝的种族铺平了道路,为那些曾经被认为永远消失的物种获得了第二次在地球上生存的机会。

目前科学家们重点关注的是和人类同时期共存的生物——毕竟人类活动也助推了它们的灭绝。

目前,最引人注目的复原灭绝物种计划旨在重现猛犸象,并在它们灭绝数千年后将它们的兽群送回西伯利亚苔原。

哈佛大学遗传学家乔治·丘奇(George Church)和科技企业家本·拉姆(Ben Lamm)创立了一家名为“巨无霸”的公司,他们声称,数千头猛犸象可以帮助恢复退化的栖息地:例如,它们可以推倒树木,用它们的排泄物肥沃土壤,并鼓励草原再生。

如果一切按计划进行,第一批猛犸象可能会在六年内出生。摆在面前的是一项艰巨的挑战。

尽管考古学家们从冻土带挖出了保存完好的猛犸象,但没有发现可以用于克隆它们的活细胞——第一只克隆哺乳动物克隆羊多利,就是用这种方法克隆出来的。

因此,“巨无霸”设计了一种变通办法。首先,研究小组比较了猛犸象和现存的近亲亚洲象的基因组,以揭示这种长毛象抵御寒冷的基因变异:浓密的毛发,缩短的耳朵,用于隔热的厚厚脂肪层等等。

第二步是使用基因编辑工具重组亚洲象细胞的基因组。如果50个左右的基因编辑有预期的效果,研究小组就将把其中一个“猛犸象”细胞植入一个已经摘除细胞核的亚洲象卵子中,并通过电击激发受精。成功的话卵子就应该开始分裂,并发育成胚胎。

最后,胚胎将被植入代孕母象,考虑到产生数千个生物的目标,胚胎也有可能被移植到一个可以将胎儿养育到足月的人造子宫中。

巨无霸公司的项目,也显示了人们对“灭绝生物复活计划”的最大误解。尽管所有人都在谈论让物种复活,但这些物种不会是灭绝动物的复制品。正如丘奇欣然承认的那样,“猛犸象”将是一头经过改造以在寒冷中生存的大象,而这一点是否重要取决于动机。

如果目标是恢复生态系统的健康,那么动物的行为就比它的身份更重要。但是,如果驱动力是怀旧,或者是为了减轻人类对毁灭一个物种的负罪感,那么复活灭绝生物计划可能只不过是一种愚弄我们自己的科学策略。

总部设在加利福尼亚州的非营利组织“复兴和恢复组织(Revive and Restore)”正在进行一些项目,通过巧妙地应用生物技术来帮助40多个物种复苏。这个组织还克隆了一只名为伊丽莎白·安的黑脚雪貂,它有望成为第一只帮助拯救濒危物种的克隆哺乳动物。

伊丽莎白·安是用在20世纪80年代冷冻的细胞培育出来的,人们希望它能为受到近亲繁殖威胁的野生雪貂群体带来急需的基因多样性。

“复兴和恢复组织”打算最早在本世纪30年代复活两种已灭绝的鸟类——石南鸡和旅鸽。在马萨诸塞州科德角附近的玛莎葡萄园岛上生存了几十年后,石南鸡最终于1932年灭绝。

根据“灭绝生物复活计划”,科学家将通过编辑与其密切相关的草原松鸡的DNA来创造一种替代鸟,使其携带石南鸡的基因。

复活旅鸽的项目采取了类似方法,使用带尾鸽子作为基因模板。

“复兴和恢复组织”首席科学家本·诺瓦克(Ben Novak)将“灭绝生物复活计划”比作将这些动物再野生化,通过重新引入消失的物种来改善当地的栖息地。

“引入生物技术只是扩大了现有的做法,以便能够考虑以前不在考虑范围内的物种。” 他说,“担心通过灭绝项目创造的动物不是灭绝物种的精确复制品,这种担心并没有切中要害。我们创造这些物种不是为了满足人类的哲学,而是为了保护动物。”

“人类应该努力防止未来的所有物种灭绝吗?每个物种都可能在某个时候灭绝。但是,尽管在生态系统进化中灭绝是正常的,但人类活动正在将一些物种推向灭绝边缘,速度快于大多数物种的适应能力。”诺瓦克说,防止所有物种灭绝是一个“好目标”,但他说,现实情况是,世界各国政府并没有把保护放在开发之前的优先位置。

“无论有多少人真的努力工作,我们大多数人仍在朝着这个目标努力。我们现在能做的就是尽可能多防止物种灭绝,并以一种让我们有生态稳定性的方式重新使世界多样化,以防止进一步的灭绝。” 他说。

渡渡鸟是“灭绝生物复活计划”的主要候选者。这种大型的、不会飞的鸟,原产于毛里求斯,并仅存活在毛里求斯。17世纪人类在岛上定居后,渡渡鸟灭绝了。

除了栖息地的广泛破坏之外,渡渡鸟还受到了水手带来的猪、猫和猴子等生物进一步威胁。

由加州大学圣克鲁斯分校生态学和进化生物学教授贝丝·夏皮罗(Beth Shapiro)领导的一个团队,已经对哥本哈根一家博物馆标本的渡渡鸟基因组进行了测序。从理论上讲,通过编辑尼科巴鸽子的基因组以包含渡渡鸟DNA,可以创造出一种类似渡渡鸟的鸟,但就像所有“灭绝生物复活计划”一样,光是创造这种动物是不够的:必须有栖息地能让它茁壮成长,否则这项工作就毫无意义。

夏皮罗说:“我认为至关重要的是,我们要考虑50年或100年后我们的星球会是什么样子,而不是重建过去的生态系统。如今许多物种面临的最大问题是,它们栖息地的变化速度太快,而生物进化速度跟不上。这就是我们的新技术可以发挥作用的地方。新技术可能会使我们有可能提高物种适应的速度,也许可以让一些物种免于遭受与渡渡鸟和猛犸象相同的命运。”

大多数“灭绝生物复活计划”都是可行的,因为研究人员要么有活着的细胞,要么有消失物种的整个基因组,以及这个物种的近亲,这个近亲既可以作为基因模板,也可以作为“复活”动物的代孕母亲。

但就恐龙而言,这些可能是不可逾越的障碍。

史怀哲、拜勒尔和其他人的工作挑战了教科书对化石作用的解释,即用岩石大规模取代组织:生命从字面上变成了石头。他们看到了一个更复杂的过程在起作用,化石过程偶尔会保存生命分子,可能会持续数千万年。

但是,即使软组织可以在化石中存活下来,恐龙DNA也可能不是这样。遗传物质在死后不久就会开始分解,所以任何保存下来的东西都可能是高度碎片化的。迄今发现的最古老的DNA来自一头保存在东西伯利亚永久冻土层中的百万年前猛犸象的牙齿。

更古老的DNA很可能被发现,但科学家们能够读取密码并理解它是如何塑造史前生物的吗?

史怀哲说,其他障碍比比皆是。即使有了暴龙霸王龙的整个基因组,研究人员也并不知道这些基因在多少条染色体上如何排列。要解决这个难题,你仍然必须找到一个活着的近亲,可以通过基因编辑来携带恐龙基因。虽然鸟类是恐龙的远亲,但鸵鸟可能很难将霸王龙受精卵孕育至足月。

史怀哲说:“恐龙最终只会在灭绝生物复活计划的名单上排名靠后。如果我们能解决这个问题,那么就会有另一个新的问题出现。我不认为技术可以克服它,至少在可预见的未来是不能的。”

但如果生命总能找到办法呢?

史怀哲的前主管杰克·霍纳(Jack Horner)倡导的一种方法是,取恐龙的亲戚——鸡,并重写其基因组,使这种鸟类具有恐龙般的特征。毕竟,通过修补鸟类基因组,研究人员已经重现了恐龙般的牙齿、尾巴甚至手,与伶盗龙上的相似。霍纳说,继续下去,这就会变成一只“鸡龙”。

然而,技术并不能解决一切问题。一个具有健康基因变异的可持续种群可能需要500只左右的动物。

“我们要把它们放在哪里?为了让恐龙在这个星球上重新占有一席之地,你们打算把哪些现代物种赶尽杀绝?” 史怀哲说,“我们或许可以在动物园里放一只,让人们花上数十亿美元来参观,但这对这只动物公平吗?”

与其试图重现这些野兽,史怀哲只是想更好地了解它们。锁定在化石中的有机分子可以揭示围绕恐龙的无穷无尽的谜团。它们是否生产酶来从植物中获得更多的营养?他们是如何应对二氧化碳水平是今天的两倍以上的大气呢?它们是如何保持其巨大的体型的呢?

她说:“我认为,随着技术的进步和我们对生物退化的理解,我们可能会得到信息丰富的DNA,这并不是不合理的。如果我们这样做了,我们可以这些回答的问题,这就是我感到兴奋的地方。我不认为我们会看到恐龙四处游荡,但我不会排除这一可能性—一个科学家永远不应该说永远不会——但我认为,复原一只恐龙是人类的自以为是,这样我们就可以说我们做到了。我们需要有比这更多的理由。”
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