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有可能复活已灭绝的物种吗?

2015-06-12 浏览: 119 评论:0

摘要: 在《侏罗纪公园》系列和即将上映的大片《侏罗纪世界》的故事中,科学家从恐龙身上提取DNA,植入爬虫类生物的卵加以培育,让恐龙复活。这科幻的一幕让很多人忍不住想问:我们真的能够复活恐龙,复活这些已经灭绝的生命吗? 从理论上来说,这种做法并没有电影中看起来那么简单,...

在《侏罗纪公园》系列和即将上映的大片《侏罗纪世界》的故事中,科学家从恐龙身上提取DNA,植入爬虫类生物的卵加以培育,让恐龙复活。这科幻的一幕让很多人忍不住想问:我们真的能够复活恐龙,复活这些已经灭绝的生命吗?

从理论上来说,这种做法并没有电影中看起来那么简单,而且到目前为止,我们还没有发现可用的恐龙的DNA,但是可喜的是,近几十年来,在再生领域我们已经取得了长足的进步,复活恐龙的梦想不是完全可望而不可及的。至少在本世纪末之前,动物园里很有可能会出现一些早已在地球上灭绝了的生物。

有可能复活已灭绝的物种吗?

有可能唤醒灭绝的生命形式吗?

几年前,生物学家罗伯特·兰札在再生领域迈开了重要的一步。他根据残留的DNA信息,设法克隆了一种叫做白臂野牛的濒临灭绝的动物。但只有一头还不够,那只是单纯的重现而已,随着时间流逝,这些野牛最终还是会衰老死去,归于尘土。因此,兰札在此基础上还要考虑另一种可能性:产生一个新的克隆动物,但性别是相反的。

我们知道,哺乳类动物的性别是由X和Y染色体确定的。兰札相信通过融补这些染色体,可以从这条牛克隆出另一头它的同类,只是性别不同。用这种方法,这个早已灭绝的动物物种最终也将会拥有它自己的后代,继续繁衍下去。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  “只要拥有足够完整的DNA信息,一切都是可能的。我们可以融补基因,克隆那些濒临灭绝的物种,让它们生生不息的繁衍下去。”兰札如是说。

而曾写出名作《自私的基因》的生物学家理查德·道金斯则在此基础上向前迈进了一步。他推测,终有一天,我们也许能够复兴各种生命形式,不仅是濒临灭绝的,还有早已灭绝的。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  他首先注意到,按照目前的进度,每过27个月,巳经排序过的基因的数目就翻一番。然后他据此计算,预测在未来的几十年,将只需花160美元就能对任何一种生物的基因组完全排序。他想象有这么一天,生物学家将带着一个小工具箱,然后,只需几分钟时间对他碰到的任何形式的生命的整个基因组排序。这样的发展,最终将为我们建立起一个庞大的,足以进行详细分析的基因数据库。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  他又进一步分析说,在掌握了充分参考数据的前提下,大概到2050年左右,我们将能仅从一个生物的基因组就重建起整个生物来。他曾说道:“我相信到2050年,我们将能够读憧生命的语言。我们将把未知动物的基因组送入计算机,它不仅将重新构造这个动物的形式,还有它的袓先生活的详细世界,包括捕食它们的动物或它们捕食的动物、寄生虫或它寄生的动物、做窝的地点,甚至包括其希望和恐惧。”他引证西德尼·布伦纳的观点,相信我们能够重新构造在人类和猿类之间”丢失环节”的基因组。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  这将是一个货真价实的突破。

而这其中最关键的一步可以从我们的近亲——黑猩猩入手。据分析,人类的DNA与黑猩猩仅差1.5%,而从现有的化石和DNA证据判断,我们和猿类相距600万年。在将来,计算机程序将能分析我们的和黑猩猩的DNA,然后用数学方法创造近似我们共同祖先的DNA。一旦重新构造出这部分基因组,计算机程序将可以直观显示它长得什么样子,以及它的特征。道金斯把这个研究叫做“露西基因组项目”,这是根据著名的“南方古猿”露西的化石命名的。

他分析道,一旦计算机程序在数学上重新创造了已丢失环节的基因组,我们就有可能实际生产出这个生物的DNA。然后我们可以将其植入人类的一个卵细胞,再利用试管技术,将这个卵细胞植人一个妇女体内,由此可以生出我们的祖先。

尽管他的这种假想在几年前还被看作为没有科学道德的谬论,但是眼下的若干进展说明,这并不是可望而不可及的空想。

有可能复活已灭绝的物种吗?

“南方古猿”露西

首先,科学家们正在详细分析一些关键的区分人类与黑猩猩的基因。一个值得注意的候选基因是ASPM基因,它与控制大脑的尺寸大小有关。在几百万年前,由于不知道的原因,猿类的大脑尺寸增加了,由此演化出了现代人类。而当这个基因变异时,它会引起头的畸形,造成头骨小,大脑缩减70%,大约与几百万年前我们古代祖先的大脑一样。

有可能复活已灭绝的物种吗?

左上:南方古猿阿法种(290万到380万年前),中上:南方古猿非洲种(250万年前),右上:傍人鲍氏种(100万到200万年前)

左下:直立人种(7万到180万年前),中下:海德堡人(20万到70万年前),右下:尼安德塔人(2.8万至20万年前)

  有意思的是,我们可以用计算机分析这个基因的历史。分析表明自从我们与黑猩猩分开之后,它在过去500万年到600万年的时间中,变异了15次,这与我们大脑尺寸的增加吻合。让我们好奇的是,与我们灵长类的堂兄堂妹相比,人类的这个关键基因经历了迅速的变化。

更有兴趣的是这个基因的HAR1区域,它只含有118个字母。在2004 年,研究人员发现在这个区域,黑猩猩和人的重要差别仅有18个字母或18个核酸。黑猩猩和鸡在3000万年前分离,然而在HAR1这个区域,它们的碱基对仅差两个字母。这意味着在整个演化的历史中,直到人类出现之前,HAR1区域是相当稳定的。因此,使我们成为人类的基因也许就包含在这里。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  伹是在不久后,或许会有一个更惊人的进展让道金斯的建议看来更加可行——科学家们现在已经对与我们亲缘关系最近,早已消失的洞穴人的完整基因组进行排序。也许比较分析完了人类、黑猩猩和洞穴人的基因组,我们就可以利用纯粹的数学方法重新构造出已丢失环节的基因组,从而让灭绝的洞穴人复活。

有可能复活已灭绝的物种吗?

复活洞穴人?

人和洞穴人的进化分支大约出现于30万年前,但是这些洞穴人早在3万年前就已经在欧洲灭绝了。因此,人们不可能从早已死去的洞穴人身上提取出有用的DNA。

但是在2009年,生物学家斯万特·帕博领导的团队分析了6位洞穴人的DNA,得出了第一稿完整的洞穴人的基因组。这是一个里程碑式的成就。正如我们所期待的那样,洞穴人的基因组与人的基因组非常相似,都含有30亿个碱基对,但是在关键方面也有差别。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  人类学家理查德·克莱因评论帕博和他同事的这项工作时说,这个洞穴人基因组的重新构造也许可以回答长期未能解决的有关洞穴人行为的问题,例如它们是不是能说话。人在FOXP2(人类语言基因)区有两个特别的改变,这个基因部分使我们能说几千个单词。经仔细分析表明,洞穴人在它的FOXP2基因上也有同样的两个遗传改变。因此,可以想象洞穴人也许能够像我们一样发音。

因为洞穴人是我们最近的遗传近亲,所以成为很多科学家感兴趣的课题。有些人提出了这种可能性,总有一天,我们会重新构造出洞穴人,把它植入一个卵子,直到有一天,它也许会变成活的洞穴人,几千年后就会有在地球上行走的洞穴人。

哈佛医学院的乔治·丘奇甚至估计,我们只需要投入大约3000万美元就能成功复活洞穴人,他甚至在此基础上制定了实现它的计划。首先将整个人类的基因组分成块,每块有1万个DNA碱基对;再将每一块植入一个细菌里,然后经过遗传改变使人的基因组与洞穴人的基因组配对;接下来再将这些改变后的所有DNA块重新集合为完整的洞穴人的DNA,最后将这个细胞重新编制程序,使它恢复到胚胎状态后植入母猩猩的子宫。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  这一切,听起来似乎就在触手可及的不远处了。然而在这个时候,理查德·克莱因却又提出了一个合理的且关键的问题,他问道:“如果洞穴人回归了,你要把它放在哈佛大学还是动物园呢?”

有可能复活已灭绝的物种吗?

  不错,他说到了点子上,所有关于复活一个早已灭绝的物种(尤其是洞穴人之类的人类祖先)而产生的议论,最终将毫无疑问地牵涉到伦理上的担忧。理查德·道金斯提醒人们注意以下的问题:洞穴人将有权利吗?如果男性和女性洞穴人想成为配偶会发生什么?如果TA们受到伤害或伤害别人,由谁来负责?

有可能复活已灭绝的物种吗?

因此有人提出,与其思考如何让洞穴人复活,回到世界中来,还不如跳过这一步,将注意力放在那些亲缘更远的物种上,一步到位。科学家认为我们在不远的将来就能为那些早已灭绝的,如猛犸象或剑齿虎之类的动物建立起一个冰河时代的动物园。

建立一个冰河时代动物园?

这个想法并不像听起来那样疯狂。由于冰河时代自带的超低温保鲜效果,一些灭绝生物,如猛犸象的DNA被保存得比其他时代的灭绝生物更好,科学家已经能够对已灭绝的西伯利亚猛犸象的大部分基因组排序。

有可能复活已灭绝的物种吗?

在以前,我们只有一小段从几万年前在西伯利亚冻死的多毛猛犸象身上提取出来的DNA。可是在几年前,宾夕法尼亚州立大学的韦伯·米勒和斯蒂芬·舒斯特做到了一件不可能的事情:他们从冻死的猛犸象尸体上提取了30亿个碱基对的DNA。要知道在此之前,已灭绝生物的DNA排序纪录仅为1300万个碱基对,甚至比动物基因组的1%还要低。他们的这次突破一是靠一种新的排序机——高产排序机,允许一次扫描几千个基因,而不是一次一个;另一个原因是他们在合适的地方找到了最好的DNA——这一次,米勒和舒斯特发现的是多毛猛犸象的毛囊,而不是它的身体。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  另一个好消息也传来了。研究表明,美国洛杉矶拉布瑞阿焦油矿井中挖掘的骨骼化石包含着足够的DNA,理论上,我们可以使同样生活在冰河时代的剑齿虎重新复活。

现在,复活已灭绝动物的想法已经在生物学上被认为是可能的了。“一年前,我也许会说这只是一个科幻想法。”斯蒂芬·舒斯特说,“但是现在,有了如此众多的巳被排序的猛犸象基因组,这不再成为问题。”他甚至可以勾画出实现它的蓝图。他估计只要改变亚洲大象中的40万个碱基对就能创造一种动物,使它的基本特征与多毛的猛犸象相同。我们可以改变大象的DNA,使它适应这种变化,然后把这个变化的DNA植入大象卵细胞的核中,再将这个卵植入母象的子宫,使它生出一头多毛猛犸象。

除了这两个人们耳熟能详的种族外,这个团队已经开始为其他已灭绝动物的DNA进行排序,比如袋狼和古代渡渡鸟。一旦这些项目开始启动,我们或许就不仅从书本上看到它们了,还能在现实中一睹其真容。

建立侏罗纪公园距离我们有多遥远?

听起来似乎前景乐观。那么,现在又回到了最初的那个问题:我们能够复活恐龙吗?

有可能复活已灭绝的物种吗?

  前途光明,但道路依然坎坷。

一个侏罗纪公园的建立,取决于我们能否找回那些在6500多万年前死去的生命的完整无缺的DNA,在现在看来,这大概是不可能的。尽管在一些恐龙化石的大腿骨内侧发现了软组织,但到目前为止,我们还从来没有用这种方法成功提取出DNA,只有蛋白质。尽管这些蛋白质已经可以在化学上证明恐龙和蛙、鸡等物种之间有密切关系,但离复原恐龙的基因组还有很远的距离。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  然而,道金斯表示依然存在可能性。他提出,我们可以用遗传方法比较各种鸟类和爬行类的基因组,然后用数学方法重新构造“广义的恐龙”的DNA次序。他注解说,这有可能诱导鸡喙长出牙根(或者诱导蛇长出脚),因为早就消失在时间流沙中的古代特征有可能仍旧留存在基因组内。

有可能复活已灭绝的物种吗?

他的说法代表了如今生物学家的一种认知。在漫长的物种演化中,基因既可以被打开,也可以被关闭。这意味着古代特征的基因也许仍然存在,只是处于休眠状态。通过打开这些长期休眠的基因,也许能够找回这些古代物种的特点。例如在远古时代,鸡的脚曾经有蹼。与蹼有关的基因没有消失,只是关闭了。打开这个基因,在原则上就能产生有蹼脚的鸡。与之类似,人曾经身上有毛发。然而,当我们开始出汗,以便有效调节身体的体温时,我们失去了长毛。狗没有汗腺,只有靠喘气来降温。与人的毛发有关的基因显然仍然存在,只是关闭了。但是,打开这个基因,也许能培育出全身长有长毛的人。有人推测这也许是出现狼人传说的原因。他们说,既然鸟是恐龙进化树上唯一没有灭绝的动物,为什么我们不能扳动遗传密码中的一些开关,让鸡来重现恐龙的荣光呢?

有可能复活已灭绝的物种吗?

  如果我们假定恐龙的一些基因实际上关闭了几百万年,但仍幸存在鸟的基因组里,那么也许有可能恢复这些长期休眠的基因的活动,并在鸟的身上诱导出恐龙的特征。这样,道金斯的建议虽然是推测的,但并不是无稽之谈。事实上,就在2015年5月上旬,已经有科学家宣布他们对鸡的胚胎进行了改造,使这些鸡的嘴变得像鸟的祖先——恐龙的嘴一样。

有可能复活已灭绝的物种吗?

  目前,主持项目的杰克·霍纳和他的同事目前正致力于让鸡长出长尾巴——有人认为这是创造出一只“鸡恐龙”最复杂的一步。他们尝试通过对小鼠进行基因筛选来找到阻断尾巴发育的遗传学通路。这些发现可以帮助他们找到方法,打开尾巴生长的“开关”。也许当鸡长出尾巴之日来临,我们距离一个真实的侏罗纪公园的诞生也就不远了。

(作者:顾新书)

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