从蚊子到鸡到复活恐龙

借助一只蚊子体内的恐龙血复活的恐龙
在电影《侏罗纪公园》中,一位科学家从一只吸了恐龙血,嵌于树脂化石中的蚊子中提取出DNA,成功复制出恐龙,并最终建成一个恐龙“侏罗纪公园”。而在现实生活中,美国、加拿大两国科学家也在不遗余力复活恐龙,只不过他们手中的“道具”从蚊子变成了同样不起眼的鸡。
这些科学家是怎样形成这样的共识,即相信他们一定能揭开这个史前失落世界的神秘面纱呢?为进一步了解这些科学家的探究历程,我们必须将时间向前推移至1992年。这一年,加利福尼亚州立工业大学微生物学教授保罗·坎诺首次尝试从与恐龙生活在同一时代的昆虫中提取基因。
令人惊奇的是,他不久即从一只有4000万年历史的蜜蜂体内提取了基因样本。随后,美国自然历史博物馆的研究人员恢复了一只远古白蚁的基因。看上去,当代的科学家似乎要不了多久即能获得恐龙的基因。但是,这些最初的试验都以失败告终。科学家不能复制他们的成果,导致外界纷纷猜测,这个被恢复的微小碎片事实上只是污染物,也许来自于研究人员的头发或衣服。

琥珀中的蚊子
在琥珀中寻找远古基因的努力被迫放弃,看来,通向历史的大门尚未被成功开启。不过此后,寻找史前基因碎片的研究人员成功恢复了一些古生物的基因,如有4万年历史的猛犸和4.5万年历史的穴居人骨。但研究人员对能否重建恐龙基因仍存在疑虑。2003年,希望再次被点燃。
发现保存完好的恐龙肉
在《侏罗纪公园》一片中担任顾问的霍纳领导一个研究小组,从蒙大拿州挖掘出一具有6800万年历史的霸王龙骨骼化石,并从中获得一项重大发现。由于霸王龙化石的出土地点十分偏僻,只好通过直升机进行搬运。如此一来,庞大的大腿骨只得1/2。霍纳将其中一块交给了他的学生——古生物学家玛丽·施薇兹。在对这块化石进行仔细观察时,施薇兹发现在硬硬的外壳内有一个奇怪的结构。该结构的图形与只有在怀孕鸟类骨骼中才能看到的图形很相像。施薇兹对此甚为不解,于是让她的助手詹妮弗·维特米尔将外面那层矿物质溶解。

科学家正在挖恐龙化石
蒙大拿州立大学的研究小组遂明白,所发现的物质看来是霸王龙身上保存完好的肉。霍纳说:“想不到竟可以发现软组织。以前的猜测是,霸王龙全身都已成了化石。”从这具霸王龙骨骼另一半上面所获得的发现更为不可思议。
霍纳及研究小组知道,霸王龙的化石中不会有血管。许多科学家认为,来自生物体内的有机物不可能存活10万年以上——何况是6800万年了。随后,霍纳的研究小组尝试从保存在蒙大拿州立大学储藏室的其他骨头上提取DNA。他们将收集来的样本放在一个高倍显微镜下。在放大4000倍之后,这个微小的结构很显然并不像是矿化的化石材料。它们看似构成恐龙骨骼的显微细胞——骨细胞。
目前科学家认为,化石中的有机分子在超过10万年后就不能保存下来。希望进一步研究,以准确揭示从这些化石骨头中分离出的软组织的构成究竟为何。这些软组织是由有机细胞构成的话,那么这些细胞中就仍旧保存有基因信息。施魏策尔表示,如果能从这些物质中提取蛋白质,科学家们可能会获知恐龙生活的细节。
鸟类的祖先是恐龙?
从目前来看,取得这样的成就相当不错。但霍纳渐渐认为,若想成功复活恐龙,那么他的小组需要将手头的工作倒过来。虽然这项有关“活”恐龙组织的发现令他们兴奋不已,但霍纳担心,绘制完整的恐龙图谱的努力将永无尽头。于是,他采取了新策略:对鸟类实施“逆向工程”。古生物学家普通认为,鸟类起源于称为肉食鸟的兽角类恐龙。霍纳说:“如果我们希望在有生之年看到恐龙,我们就需要从鸟类开始,往前追溯。只要有鸟存在,我们就能够揭开恐龙的面纱。”
20世纪90年代,科学家在中国发现了埋于泥土中的恐龙化石,它们的状况保存极为完好,可以辨别出鸟类一样的特征,包括爪、羽毛等。霍纳认为,现代鸟类的DNA隐藏有遗传记忆,这种遗传记忆或能再次“开启”,用以重建长久处于休眠状态的恐龙特征。为使此类庞然大物死而复生,霍纳用鸸鹋的基因组开始了他的尝试。鸸鹋是一种体型庞大、不会飞的澳大利亚鸟。

鸸 鹋
霍纳说:“鸸鹋具备我们所要重建身躯如迅猛龙一般大小的恐龙的所有特征。如果我打算复活恐龙,那么我应该以此为起点展开研究。”尽管霍纳的研究工作听起来有些牵强,但他还是得到了一些著名专家的支持。威斯康星州大学遗传学家肖恩·卡洛尔表示:“鸟类的基因总量可能与恐龙的基因总量存在诸多相似之处。发育阶段产生的决策差异造就了最终是鸡还是霸王龙的差异。”
无独有偶,加拿大科学家也在进行复活恐龙的研究。加拿大麦吉尔大学古生物学家汉斯·拉尔森于2007年11月对1.5亿多年前“恐龙的长尾如何进化为鸟类短尾”进行了研究。通过分析只有两天大的鸡胚胎,拉尔森获得了一个出人意料的重大发现。拉尔森原本认为正在发育的脊骨将会有4~8个椎骨,但他的显微镜却发现了16个椎骨——这显然是爬行动物的尾巴。随着胚胎慢慢发育,“尾巴”变得越来越短,直至只有5个椎骨的雏鸡破壳而出。
据专家大胆推测,如果研究人员能够从这些恐龙软组织中分离出特定蛋白质,或许就能进一步了解恐龙的生理构造,甚至从中提取恐龙的DNA也“不是完全没有可能”。科学家们现在还不确定能否取得恐龙的DNA,不过从目前的进展看来,希望很大。专家指出,如果真的能提取到恐龙的DNA,那么类似科幻电影《侏罗纪公园》中恐龙复活的情节或许将“真实上演”。但是中国专家仍然提出三点质疑:
一、内部DNA很难测定。北京自然博物馆的古生物专家王文利告诉记者,目前发现的白垩纪晚期的恐龙化石一般都属于动物硬体化石。他认为,像恐龙这样如此久远的动物的肌肉、皮肤等只有在特定条件下木乃伊化之后才可能保存下来,在前苏联的北极永久冻土带就曾发现过猛犸象的肌肉组织。王文利表示,即使真的能发现恐龙化石中保存的结缔组织、软骨组织等,这些软组织也可能在漫长的演化过程中硬化后保持完整的外形,但内部的DNA则很难测定。
二、恐龙的DNA可能是线粒体DNA。中科院北京基因组研究所DNA信息提取专家邓亚军博士告诉记者,目前还不知道美国方面声称获取的恐龙DNA的详细情况。但根据常识判断,如果确实有DNA信息被提取出来,其DNA片断很有可能是线粒体DNA,即细胞质DNA。她介绍说,生物体DNA可以分为细胞质DNA和细胞核DNA,其中细胞核DNA是生物体遗传信息的主要载体,而细胞质DNA只负责表达部分遗传功能。
三、DNA未必能送来活恐龙。这些片断能为我们送来活恐龙吗?邓亚军表示,如果人类真的希望复制恐龙,那么首要的就是确保获得完整的恐龙遗传信息,而做到这一点就非常难。怎么在保证不受外源污染的情况下,通过一系列如PCR扩增等科学手段得到尽可能多的恐龙细胞核DNA的信息,怎么修补DNA信息缺失的部分。如果在这一过程中发生任何错误,那么复制恐龙就是一句空话,甚至会导致复制出无法想象的怪物。人类什么时候能复制出恐龙?邓亚军的回答是:“还要几千年。”
四、复活恐龙是否干预自然。一方面是科学家在欢呼找到了复制恐龙的线索,而另一方面,已经有人提出是否同意科学家复制恐龙的问题?对此清华大学自然科学史专家刘兵教授认为,如果复制恐龙是一种局部可控的实验室行为,那么作为学术研究无可厚非。但如果期望通过复制恐龙人为改变自然过程,那么这种行为就必须受到制止。他说,复制出的是真恐龙还是某个怪物?复制出的恐龙会在现在的自然环境中出现哪些反应?这些问题都没有人能回答。他表示,事实上在《侏罗纪公园》原著中,作者已经通过灾难性场景的描写表达出了这种对人类人为干预自然进程的深层次担忧。

恐 龙