如何复活灭绝的动物?
迄今,古生物学家认为地球上共经历了5次物种大灭绝。科学家认为,导致过去5次物种大灭绝的可能是火山喷发、气候日趋寒冷、氧气减少或者重大历史地质事件,例如行星撞击地球等。按史前五大灭绝强度和规模,有学者认为当今生物界已进入了“第六次大灭绝”时期,甚至认为现代人类才真正亲身遭遇到生物大灭绝的过程。
那么,在物种不断加速灭绝的今天,我们是否可以凭借科技让灭绝物种复活?尤其是能否让灭绝动物死而复生?咋复活?又如何得到已灭绝动物可用的DNA样本?
灭绝动物,也能“死而复生”?
灭绝动物复活,这不就是传说中的“死而复生”吗?听起来好似天方夜谭,实际操作是否同样无从下手?
中国科学院动物研究所研究员李孟华说:“让灭绝动物复活最基本的有两点,第一点是从已灭绝的动物身上提取DNA,对片段进行排序和组装以获得完整基因组,或者利用获得的基因块在数量合理的染色体内重建已灭绝动物的DNA;第二点是‘母体’的匹配,帮助胚胎顺利发育成幼兽。可以将染色体“打包”植入一个人造细胞核,而后将细胞核注入来自相配替代品的卵子。随着卵子发育成胚胎,已经灭绝许久的动物将再次出现在人们面前。”
在1936的澳大利亚霍巴特动物园,最后一只袋狼“本杰明”的死亡宣告了这一物种灭绝。然而故事并没就此结束,由于袋狼现存组织保存完好,因此可以获得高质量的DNA,这就意味着可以很快完成袋狼的基因序列。据悉,澳大利亚科学家已经启动袋狼复活工程。而“代孕妈妈”则可能是袋獾。
许多生态学家和古生物学家预测,从现在起,不用上万年的时间,物种灭绝的数量就可达到毁灭性的比例。当动物灭绝速度不断加快时,人类通过科技手段实现灭绝动物的复活,这项研究则显得极其重要。
李孟华说:“不可否认的是,使灭绝动物复活在多个领域有着很多潜在的意义。复活灭绝动物,可以让我们了解动物进化历程,对于这些物种灭绝的原因也可做更进一步的探索。当然也能了解各种物种的关系,说不定还可以从中研制出更好更新的生物药品。”
“虽然如此,我们必须正视灭绝动物复活将会带来的一些可能性危害。”李孟华说,“灭绝动物应该说已经被生物链淘汰出去了,如果复活的话,无形中便破坏了现有的生物链,给资源环境带来很多的问题。最直接的影响是导致现有的生态平衡被打乱,如果一些病毒、病源被带回来,可能一些现有物种会灭绝或减少。”
核移植技术复活八十年代灭绝动物
好莱坞经典科幻片《侏罗纪公园》中描绘了人类如何利用基因技术让已经灭绝了的恐龙起死回生。也许随着基因技术的不断发展,这真的可以成为现实。近期来自澳大利亚新南威尔士大学的Michael Archer研究组就成功的令一种灭绝动物的基因组复活,并首次培育出其活体胚胎,这引发了多方关注。
这种已灭绝的动物称为胃育溪蛙,学名是Rheobatrachussilus,是澳大利亚昆士兰热带雨林的本土物种,它因在胃里孵化后代并通过嘴巴生子而闻名。然而因为栖息地的丧失和疾病,导致这个物种在1983年被官方宣布已经灭绝。这项研究来自一个称为Lazarus Project的项目,这个项目将20世纪70年代收集到的组织保存在一个传统的深度冷藏器内,然后采用从大青蛙(Great Barred Frog)采集到的新鲜捐献卵细胞——大青蛙是澳大利亚另一种地面肿胀青蛙,与这种已灭绝的青蛙有亲缘关系,通过类似于多利羊克隆的技术,进行移植。
这一成功令其它想克隆各种目前已经灭绝的动物,如猛犸象、渡渡鸟、古巴红金刚鹦鹉以及新西兰的恐鸟等的研究者备受鼓舞。不过这并不是第一次完成的利用冷冻组织克隆已死亡动物。
复活恐龙的难题
有一些科学家们不看好现实版《侏罗纪公园》的上映。在2012年10月发表在《皇家学会学报·生命科学》的一篇论文中,来自丹麦哥本哈根大学的莫滕·艾伦托夫特与澳大利亚莫道克大学的迈克尔·邦斯等人分析了一种曾在澳洲生活而现已灭绝的巨大鸟类——恐鸟的腿骨化石,并发现在这些化石的保存环境下,DNA的半衰期可能只有521年。《自然》杂志网站上的新闻对此评论说:“关于能否克隆出一只霸王龙的讨论可以盖棺了”。
为什么这么说呢?这得先从DNA的结构谈起。我们平时所说的DNA是个双螺旋(即双股,螺旋)的分子,顾名思义,一个DNA分子由两条单独的DNA链缠绕而成。如果把每一条DNA链放大了看,会发现它就如同一条彩色的珍珠项链,黑、白、粉、黄四种颜色的珍珠的排列顺序储存了大多数生物的遗传信息。这些项链上的四色“珍珠”便是组成DNA的基本元件——核苷酸。而把这些核苷酸串接在一起的“线”,是一种叫做“磷酸二酯键”的化学作用力。但正如珍珠项链会损坏一般,DNA也会降解。在高温,酸性环境或者是微生物的作用下,这些“线”会断开,DNA上 “珍珠”也会随着掉落。倘若这些串接的线断裂得太多,那么我们是无法从一堆掉落的四色珍珠中还原出这些珠子原本的排列顺序的。换而言之,DNA上储存的遗传信息由于无所依附而荡然无存。
艾伦托夫特和邦斯等人的研究正是阐述了DNA上的“线”断裂的速度。他们通过比较手头158块不同年份的化石,发现大约每过521年,化石中能被人类获得的遗传信息就会少一半。与一块600年的化石相比,一块8000年前的化石中的可测的DNA含量只有前者的近二万分之一。如果琥珀中保存的DNA也以同样速度降解的话,那么即便在恐龙灭绝之时(约6500万年前)它的遗传信息被完整地封存在琥珀中,保留到现在恐怕也只剩下有自然状态下的2的124760次方分之一,与什么都不剩几乎没有什么区别了。
“这帮无趣的科学家又在扼杀人类的浪漫幻想了”!读到这里的你或许感觉到了美梦破灭的失望。然而严谨使科学家们在下结论的时候留下了不少余地,在将复活恐龙的希望拒之大门外的同时,又给它留了一条窗缝。在论文中,艾伦托夫特和邦斯认为严格地说,他们所测出的DNA半衰期只适用于他们手头化石样品的保存环境。倘若化石诞生于更寒冷的地区,而非炎热的澳大利亚,那么DNA的寿命将要长得多。在他们的模型预期下,如果保存的温度降到零下5度,那么DNA的半衰期将迅速增加到近16万年!如是,则DNA需要经过150万年才能降解到不可辨识的地步。虽然这与6500万年还有很大的差距,但与521年相比已经是一个飞跃了。谁知道呢,或许在未来的某一天,我们能找到保存在更佳环境下的化石,同时我们对DNA的分析技术也已更上一层楼,想要从更古老的DNA中获得信息也未必不可能。
古生物的代孕母亲
不过即便我们获得了远古生物的遗传信息,并将其复原成DNA,那也只是第一步罢了。这些动物想要得到复活,还得经历“出生”这一关。无论是先有恐龙还是先有恐龙蛋,恐龙总要是由恐龙生出来的,可现在我们去哪里找一只可以怀上恐龙的恐龙呢?所以想要这些远古生物复活,我们还要借用下“克隆羊”和“试管婴儿”的技术——我们将含有远古DNA的细胞核转到某一种现代生物的去核卵细胞中,并使这个新细胞开始分裂,形成一个早期的胚胎。随后,这个胚胎将被植入这种现代生物的子宫内。假使植入成功,这些胚胎将继续发育,直至小生命呱呱落地。听上去挺复杂吧,为了实现这一系列步骤,事实上科学家们还需要做更多的尝试,优化每一个单独的步骤。而其中最重要的一点,便是这个“代孕母亲”的选择。
不同物种的细胞虽然都有同一个名字,也有许多非常接近的结构,但毕竟还是有着或多或少的区别,而这些区别正是造成不同物种细胞核与细胞质无法兼容的主要原因之一。为了尽可能减少不同细胞间的区别,远古生物与代孕母亲的物种在进化上的差距越小越好。比如现代鸟类中体型同样巨大的澳洲鸵鸟是恐鸟的近缘种,如果有一天想要复活恐鸟,选择澳洲鸵鸟代孕比较明智。但对恐龙而言,由于现代几乎没有与它较近缘的物种,所以代孕母亲恐怕还得从远亲鳄鱼或者进化上的后代鸟类着手。
圣谷山采茶记
本刊讯 近日,日照圣谷山茶场有限公司推出的第二届“圣谷山”杯春茶摄影大赛成功举办。十几名摄影家走进“圣谷山”的有机茶园、茶场进行深入创作,拍摄了大量优秀作品。
5月25日早晨,雾气弥漫,虽然不是拍摄的最佳光线条件,但雾气中的茶园却别有一番韵味。摄影家们驱车行进在山间蜿蜒的山路,茶园在雾气中若隐若现。创作团队首先来到“圣谷山”位于巨峰北山南麓的茶园。此处冬可避严寒,夏可接东南来的暖湿气流,排水通畅,土壤适宜,非常适宜茶叶生长。由于茶园严格按照有机标准管理,不施化肥 、不打农药,虫害也要靠物理和生物方法来防治。产出的有机绿茶自然也是绿茶中的上品。
随后一行又驱车来到甲子山,山路曲折蜿蜒,远非十八盘能比,倒让不少开了多年车的老司机吃了不少苦头。不过,车窗外清风湿雾,山崖下遍山的洋槐,鸟鸣不绝于耳,倒让大家坦然不少。也不知转过几道弯,车队来到山腰上的一处平地,几间石头房子,两位老人在此居住看守,一条老狗、几只笨鸡与人为伴。门前水库,身后大山,好个惬意。就在这甲子山的群山之中,一块块因地势而建的茶园梯田坐落其间。“整个山场有600多亩,有机茶园现在有100来亩,都按照最严格的有机标准生产。”圣谷山茶场有限公司董事长高建华说,甲子山上的每片茶叶,都吸收着大山的精华,才生产出了极品的有机茶叶。面对如此美景,摄影家们又一阵狂拍。累了就在老屋门前的小篷下喝杯春茶,闲话桑麻。
新采的鲜叶都要经过摊晾,茶场每天下午1点左右开始炒茶。一行人又穿上白大褂、戴上鞋套,走进圣谷山的炒茶车间。浓郁的茶香扑鼻而来。摄影家“随风”说:“摄影比赛只是个平台。这次出来创作,首先是和大自然进行了个亲密接触,山间的清风不用钱买,人们生活在都市里,难得有这样的机会亲近自然。没想到这茶叶的生存环境这么好,难怪能生产出好茶叶。”
(丁丁)
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