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“侏羅紀公園”要成真?第一批“復活”的猛犸象或在六年內出生
2022-06-23 12:15:29   來源:化石網   評論:0 點擊:

斯氏亞冠龍頭骨中保存的軟骨細胞(Alida Bailleul供圖)(化石網整理)據橙柿互動·都市快報(記者 金盈盈):古生物學家阿里達·拜勒爾(Alida Bailleul)正在顯微鏡下觀察一塊幼年鴨嘴龍的頭骨化石薄片,這


斯氏亞冠龍頭骨中保存的軟骨細胞(Alida Bailleul供圖)

(化石網整理)據橙柿互動·都市快報(記者 金盈盈):古生物學家阿里達·拜勒爾(Alida Bailleul)正在顯微鏡下觀察一塊幼年鴨嘴龍的頭骨化石薄片,這是蒙大拿州博茲曼落基山脈博物館收藏的一塊化石,以了解恐龍頭骨是如何進化的。7500萬年前,這種鴨嘴獸正在現在的美國蒙大拿州漫步。在這塊頭骨后部的鈣化軟骨中,嵌入了似乎是化石細胞的東西。有些細胞含有類似于細胞核的微小結構,其中一個看起來像是一束染色體,這些線承載著生物體的DNA。
 
拜勒爾向正在博物館里的專家、北卡羅來納州立大學分子古生物學教授瑪麗·史懷哲(Mary Schweitzer)展示了這些標本。
 
史懷哲在蒙大拿州在杰克·霍納(Jack Horner)的指導下完成了她的博士學位。杰克·霍納是當地的化石獵人,電影《侏羅紀公園》里的主要角色艾倫·格蘭特,就是受他啟發而來。
 
史懷哲因聲稱在恐龍化石中發現了從血管到蛋白質碎片的軟組織而成名——并面臨著一波又一波的批評。她對拜勒爾的發現很感興趣,兩人決定聯手,進一步研究化石。
 
2020年初,當全世界正在應對新冠疫情到來時,他們發表了一篇令人震驚的論文。
 
報告不僅列出了鴨嘴龍化石中存在恐龍細胞和細胞核的證據,而且還列出了化學測試的結果,表明DNA或類似DNA的東西盤繞在里面。
 
從恐龍化石中恢復生物材料的想法頗有爭議,但也意義深遠。史懷哲并未聲稱已經發現了恐龍DNA,畢竟,證據太弱,無法確定。
但她說,科學家不應該排除恐龍DNA可能存在于史前遺跡的可能性。
 
“我認為我們不應該排除從恐龍化石中提取恐龍DNA的可能性,”她說,“我們還沒有做到這一點,也許我們找不到它。但是如果不繼續尋找,我們將來也肯定找不到它。”
 
史前的生物組織、蛋白質或DNA的碎片可能會改變分子古生物學領域,并解開恐龍生活的許多謎團。
 
但是,也有人對獲得霸王龍或伶盜龍的完整基因密碼的可能性提出了質疑。自1993年上映的第一部《侏羅紀公園》以來,科學家們就已經習慣了回答這些問題:有了足夠的恐龍DNA,我們能把這些爬行動物復原嗎?
 
生物技術的快速發展,為以優雅的方式復原滅絕的種族鋪平了道路,為那些曾經被認為永遠消失的物種獲得了第二次在地球上生存的機會。
 
目前科學家們重點關注的是和人類同時期共存的生物——畢竟人類活動也助推了它們的滅絕。
 
目前,最引人注目的復原滅絕物種計劃旨在重現猛犸象,并在它們滅絕數千年后將它們的獸群送回西伯利亞苔原。
 
哈佛大學遺傳學家喬治·丘奇(George Church)和科技企業家本·拉姆(Ben Lamm)創立了一家名為“巨無霸”的公司,他們聲稱,數千頭猛犸象可以幫助恢復退化的棲息地:例如,它們可以推倒樹木,用它們的排泄物肥沃土壤,并鼓勵草原再生。
 
如果一切按計劃進行,第一批猛犸象可能會在六年內出生。擺在面前的是一項艱巨的挑戰。
 
盡管考古學家們從凍土帶挖出了保存完好的猛犸象,但沒有發現可以用于克隆它們的活細胞——第一只克隆哺乳動物克隆羊多利,就是用這種方法克隆出來的。
 
因此,“巨無霸”設計了一種變通辦法。首先,研究小組比較了猛犸象和現存的近親亞洲象的基因組,以揭示這種長毛象抵御寒冷的基因變異:濃密的毛發,縮短的耳朵,用于隔熱的厚厚脂肪層等等。
 
第二步是使用基因編輯工具重組亞洲象細胞的基因組。如果50個左右的基因編輯有預期的效果,研究小組就將把其中一個“猛犸象”細胞植入一個已經摘除細胞核的亞洲象卵子中,并通過電擊激發受精。成功的話卵子就應該開始分裂,并發育成胚胎。
 
最后,胚胎將被植入代孕母象,考慮到產生數千個生物的目標,胚胎也有可能被移植到一個可以將胎兒養育到足月的人造子宮中。
 
巨無霸公司的項目,也顯示了人們對“滅絕生物復活計劃”的最大誤解。盡管所有人都在談論讓物種復活,但這些物種不會是滅絕動物的復制品。正如丘奇欣然承認的那樣,“猛犸象”將是一頭經過改造以在寒冷中生存的大象,而這一點是否重要取決于動機。
 
如果目標是恢復生態系統的健康,那么動物的行為就比它的身份更重要。但是,如果驅動力是懷舊,或者是為了減輕人類對毀滅一個物種的負罪感,那么復活滅絕生物計劃可能只不過是一種愚弄我們自己的科學策略。
 
總部設在加利福尼亞州的非營利組織“復興和恢復組織(Revive and Restore)”正在進行一些項目,通過巧妙地應用生物技術來幫助40多個物種復蘇。這個組織還克隆了一只名為伊麗莎白·安的黑腳雪貂,它有望成為第一只幫助拯救瀕危物種的克隆哺乳動物。
 
伊麗莎白·安是用在20世紀80年代冷凍的細胞培育出來的,人們希望它能為受到近親繁殖威脅的野生雪貂群體帶來急需的基因多樣性。
 
“復興和恢復組織”打算最早在本世紀30年代復活兩種已滅絕的鳥類——石南雞和旅鴿。在馬薩諸塞州科德角附近的瑪莎葡萄園島上生存了幾十年后,石南雞最終于1932年滅絕。
 
根據“滅絕生物復活計劃”,科學家將通過編輯與其密切相關的草原松雞的DNA來創造一種替代鳥,使其攜帶石南雞的基因。
 
復活旅鴿的項目采取了類似方法,使用帶尾鴿子作為基因模板。
 
“復興和恢復組織”首席科學家本·諾瓦克(Ben Novak)將“滅絕生物復活計劃”比作將這些動物再野生化,通過重新引入消失的物種來改善當地的棲息地。
 
“引入生物技術只是擴大了現有的做法,以便能夠考慮以前不在考慮范圍內的物種。” 他說,“擔心通過滅絕項目創造的動物不是滅絕物種的精確復制品,這種擔心并沒有切中要害。我們創造這些物種不是為了滿足人類的哲學,而是為了保護動物。”
 
“人類應該努力防止未來的所有物種滅絕嗎?每個物種都可能在某個時候滅絕。但是,盡管在生態系統進化中滅絕是正常的,但人類活動正在將一些物種推向滅絕邊緣,速度快于大多數物種的適應能力。”諾瓦克說,防止所有物種滅絕是一個“好目標”,但他說,現實情況是,世界各國政府并沒有把保護放在開發之前的優先位置。
 
“無論有多少人真的努力工作,我們大多數人仍在朝著這個目標努力。我們現在能做的就是盡可能多防止物種滅絕,并以一種讓我們有生態穩定性的方式重新使世界多樣化,以防止進一步的滅絕。” 他說。
 
渡渡鳥是“滅絕生物復活計劃”的主要候選者。這種大型的、不會飛的鳥,原產于毛里求斯,并僅存活在毛里求斯。17世紀人類在島上定居后,渡渡鳥滅絕了。
 
除了棲息地的廣泛破壞之外,渡渡鳥還受到了水手帶來的豬、貓和猴子等生物進一步威脅。
 
由加州大學圣克魯斯分校生態學和進化生物學教授貝絲·夏皮羅(Beth Shapiro)領導的一個團隊,已經對哥本哈根一家博物館標本的渡渡鳥基因組進行了測序。從理論上講,通過編輯尼科巴鴿子的基因組以包含渡渡鳥DNA,可以創造出一種類似渡渡鳥的鳥,但就像所有“滅絕生物復活計劃”一樣,光是創造這種動物是不夠的:必須有棲息地能讓它茁壯成長,否則這項工作就毫無意義。
 
夏皮羅說:“我認為至關重要的是,我們要考慮50年或100年后我們的星球會是什么樣子,而不是重建過去的生態系統。如今許多物種面臨的最大問題是,它們棲息地的變化速度太快,而生物進化速度跟不上。這就是我們的新技術可以發揮作用的地方。新技術可能會使我們有可能提高物種適應的速度,也許可以讓一些物種免于遭受與渡渡鳥和猛犸象相同的命運。”
 
大多數“滅絕生物復活計劃”都是可行的,因為研究人員要么有活著的細胞,要么有消失物種的整個基因組,以及這個物種的近親,這個近親既可以作為基因模板,也可以作為“復活”動物的代孕母親。
 
但就恐龍而言,這些可能是不可逾越的障礙。
 
史懷哲、拜勒爾和其他人的工作挑戰了教科書對化石作用的解釋,即用巖石大規模取代組織:生命從字面上變成了石頭。他們看到了一個更復雜的過程在起作用,化石過程偶爾會保存生命分子,可能會持續數千萬年。
 
但是,即使軟組織可以在化石中存活下來,恐龍DNA也可能不是這樣。遺傳物質在死后不久就會開始分解,所以任何保存下來的東西都可能是高度碎片化的。迄今發現的最古老的DNA來自一頭保存在東西伯利亞永久凍土層中的百萬年前猛犸象的牙齒。
 
更古老的DNA很可能被發現,但科學家們能夠讀取密碼并理解它是如何塑造史前生物的嗎?
 
史懷哲說,其他障礙比比皆是。即使有了暴龍霸王龍的整個基因組,研究人員也并不知道這些基因在多少條染色體上如何排列。要解決這個難題,你仍然必須找到一個活著的近親,可以通過基因編輯來攜帶恐龍基因。雖然鳥類是恐龍的遠親,但鴕鳥可能很難將霸王龍受精卵孕育至足月。
 
史懷哲說:“恐龍最終只會在滅絕生物復活計劃的名單上排名靠后。如果我們能解決這個問題,那么就會有另一個新的問題出現。我不認為技術可以克服它,至少在可預見的未來是不能的。”
 
但如果生命總能找到辦法呢?
 
史懷哲的前主管杰克·霍納(Jack Horner)倡導的一種方法是,取恐龍的親戚——雞,并重寫其基因組,使這種鳥類具有恐龍般的特征。畢竟,通過修補鳥類基因組,研究人員已經重現了恐龍般的牙齒、尾巴甚至手,與伶盜龍上的相似;艏{說,繼續下去,這就會變成一只“雞龍”。
 
然而,技術并不能解決一切問題。一個具有健康基因變異的可持續種群可能需要500只左右的動物。
 
“我們要把它們放在哪里?為了讓恐龍在這個星球上重新占有一席之地,你們打算把哪些現代物種趕盡殺絕?” 史懷哲說,“我們或許可以在動物園里放一只,讓人們花上數十億美元來參觀,但這對這只動物公平嗎?”
 
與其試圖重現這些野獸,史懷哲只是想更好地了解它們。鎖定在化石中的有機分子可以揭示圍繞恐龍的無窮無盡的謎團。它們是否生產酶來從植物中獲得更多的營養?他們是如何應對二氧化碳水平是今天的兩倍以上的大氣呢?它們是如何保持其巨大的體型的呢?
 
她說:“我認為,隨著技術的進步和我們對生物退化的理解,我們可能會得到信息豐富的DNA,這并不是不合理的。如果我們這樣做了,我們可以這些回答的問題,這就是我感到興奮的地方。我不認為我們會看到恐龍四處游蕩,但我不會排除這一可能性—一個科學家永遠不應該說永遠不會——但我認為,復原一只恐龍是人類的自以為是,這樣我們就可以說我們做到了。我們需要有比這更多的理由。”

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