复活史前生物或永不可能:DNA保存时间有期限 图

 作者:籍攘仓     |      日期:2017-12-04 10:21:10
猛犸象资料图片 外媒称,遗传工程和克隆技术的最新发展使人类萌生了让过去已经灭亡的动物“复活”的想法,但我们可以走到哪一步呢加拿大麦克马斯特大学古代DNA中心主任亨德里克·波伊纳及其研究团队今年首次成功提取猛犸象这种只在科幻电影中出现过的远古动物的完整基因组,并在美国《当代生物学》半月刊上发表了相关报告对于能够获得早已灭绝的猛犸象的完整生物数据资料,波伊纳感到十分兴奋他表示:“最近10年来相关研究进展很快我作为学生参与了这项研究的第一阶段,而今我正致力于第二阶段的研究工作我感到自己在这个领域已经成了一个老者,虽然我只有44岁” 据西班牙《趣味》月刊9月号报道,重建古生物的基因最初是一个非常局限的研究项目波伊纳坦言:“那时候我们认为永远都无法获取灭绝生物的完整基因组,顶多能找到一些支离破碎的片段但是现在一切都变了”证据就是发表在《当代生物学》上的两个完整的基因组第一个基因组属于一只4300年前生活在现在俄罗斯北冰洋岛屿——弗兰格尔岛上的猛犸象它是猛犸象种群最后的幸存者之一另一个基因属于一个有着4.48万年历史的猛犸象标本它在西伯利亚的永久冻土中被发现时几乎完好无损 报道称,最新的基因组测序技术能够在短时间内处理大量的DNA数据,在研究过程中发挥了重要作用波伊纳表示,目前已经进入到该项目的第三个阶段,可以通过基因组了解曾经一统地球但最终却突然灭绝的猛犸象的进化历史 波伊纳对猛犸象的进化历史非常感兴趣,因为这个物种曾经与人类共同生活在地球上,二者都起源于600万年前的非洲猛犸象在迁徙的过程中占领了中亚地区,在西伯利亚北部演化出亚种,甚至到达了欧洲与此同时,它们穿越了连接欧亚大陆和北美大陆的白令海峡大陆桥 在此过程中,猛犸象演化出多种可以归在猛犸属的长鼻目动物除了真猛犸象,在北美和中美地区还出现了另一种体型庞大的猛犸象,但是并不像真猛犸象那样毛发繁密这种猛犸象叫做哥伦比亚猛犸象波伊纳也对哥伦比亚猛犸象的DNA进行了分析到底基因发生了那些变化,才使这些起源于气候干燥炎热的非洲的猛犸象能够适应其他地区,甚至极地的寒冷天气,是其研究团队的研究课题之一而且这些地区还曾经历过剧烈的气候变化、冰川期和间冰川期从冰川期到间冰川期,气温会从极寒达到极热 哥伦比亚猛犸象的体型是真猛犸象的两倍它们生活在目前墨西哥和美国境内的具有大陆性气候的大草原上,与此同时真猛犸象已经适应了寒冷的气候二者成为截然不同的两种长鼻目动物然而,波伊纳表示,对样本的线粒体内部的DNA进行分析发现,由于酷寒迫使真猛犸象向南部迁徙,这两种猛犸象曾在同一时间、同一地点相遇他说,两种猛犸象相遇之后,雌性真猛犸象在雄性哥伦比亚猛犸象当中挑选佳偶繁衍生息过去的研究显示,这是两种截然不同的猛犸象,在上百万年中都未曾谋面,但现在的研究表明,它们曾经杂交,并因此保持基因多样性 报道称,在基因上还镌刻着灭绝物种的墓志铭猛犸象这种体型庞大的哺乳动物具有如此强大的适应能力,是什么致其灭绝到底是什么原因导致1.1万年前在新西兰、澳大利亚、美国、亚洲和欧洲等地80%至90%的猛犸象突然灭绝是天气因素还是人为因素抑或二者共同导致 波伊纳表示,问题在于,当时两种因素同时发挥了作用——气候发生变化的同时,人类也踏上了这些地区有人认为人类是罪魁祸首,理由是在这些动物的化石上发现了长矛和其他石器留下的痕迹反之,认为是气候变化致其灭绝的人则认为不能在少量发现的基础上就断定是智人导致猛犸象灭绝 DNA为这场论战贡献了什么波伊纳表示,可以分析猛犸象在人类尚未出现在其生存环境当中时的基因多样性这种方法在于检测一个与世隔绝地生存在小岛或者西伯利亚地区和北美地区的动物族群的基因多样性,尤其是在产生极端气候变化的情况下长鼻目动物通常会组建一个等级鲜明的母系族群一头母象的死亡可能给一个长鼻目族群带来沉重打击因为母象至少需要两年时间才能孕育出一头小象,此外还需要养育小象大约2到3年时间 在濒临灭绝的物种的族群当中,个体之间往往存在着密切的家族联系,而且血缘关系会越来越近缺乏基因多样性加速了这个物种的灭绝然而,波伊纳和同事进行的基因分析结果却正相反:猛犸象在灭绝之前基因多样性水平较高 这就使猛犸象灭绝之谜更加云山雾罩最有可能的情况是,位于地球上不同地区的数个猛犸象族群虽然基因多样性水平较高,但却受到极端气候条件的威胁不同族群的个体之间杂交,而不是与近亲联姻即便如此,这个物种却突然灭绝了这怎么可能可以想象,一定是有一股外部力量介入才导致这个物种在地球上消失智人不但会使用武器,还拥有能谋划大屠杀的聪明大脑波伊纳表示,虽然气候变化可能导致量减少,但是压垮猛犸象的最后一根稻草应该是人类放上去的 报道称,利用古代生物的DNA进行进化研究是一个有趣的课题,但最令大众感兴趣的还是通过基因技术使已经灭绝的动物复活虽然这在不久前还只是一种科学猜想,但早已借助迈克尔·克赖顿的小说《侏罗纪公园》,以及好莱坞导演史蒂文·斯皮尔伯格根据该小说拍摄的电影深入普通大众的心在电影中,多亏了琥珀里的蚊子在6500万多年前曾吸过恐龙血,恐龙才得以利用从血中提取的基因克隆出来 很少有人知道,克赖顿的灵感来源于亨德里克·波伊纳的父亲乔治·波伊纳上世纪80年代发表的关于如何从琥珀中昆虫身上提取DNA的论文不过这位著名的古生物学家并没有在论文当中提到如何让恐龙复活他在利用黎巴嫩、缅甸和加拿大琥珀展开的最新研究中为我们展现了一个侏罗纪时期的生态系统在这个生态环境中,蚊子等昆虫在吸血的过程中让恐龙等脊椎动物感染上可能导致疟疾、黑热病和肠道紊乱的细菌这些疾病足以让整整一个族群灭亡 让灭绝动物起死回生的想法根植在亨德里克·波伊纳头脑中凭借得天独厚的身份,亨德里克·波伊纳见证了基因排序技术在最近几十年的发展他说:“我从小听的故事就是如何从密封在琥珀中的昆虫体内提取并克隆DNA我还记得父亲与克赖顿的谈话内容最后我们都成了斯皮尔伯格电影的科学顾问我差一点儿就在电影里扮演一个角色,不过他们最终还是选择了一名专业演员” 亨德里克·波伊纳认为,从DNA当中读取的信息具有局限性《侏罗纪公园》依然是科幻作品,也许由于种种原因永远都不会变成现实蚊子可能在恐龙眼睛周围或者鼻粘膜等柔软的地方吸食血液,而未消化掉的血液最后残留在其胃里还有一种可能就是,恐龙的红细胞具有细胞核,而细胞核中含有遗传信息这和与恐龙有着亲缘关系的鸟类情况相似与之相反,哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核但完全行不通的是,从残留在蚊子胃里的血液中提取DNA,因为迄今为止都没有证据显示这些血液在数百万年中都不会降解这就是问题所在即便是不含有遗传信息的化石蛋白质也不可能保存超过100万年 因此,让灭绝动物起死回生也是有时间限制的,不能是6500万年前灭绝的动物但是最近10年来亨德里克·波伊纳对猛犸象的基因学研究让持有怀疑观点的人倍感惊讶他说:“我们基本上已经掌握了猛犸象的全基因组序列,但目前尚无法检测其基因组重复序列”普通人很可能会忽略这些细节,但有些投资家却把这看成了赚钱的机会数年前曾有一个富甲一方的企业家想出钱请亨德里克·波伊纳建立一座史前动物园虽然这个提议非常具有诱惑力,但他还是拒绝了 亨德里克·波伊纳表示,如果人类是导致物种灭绝的罪魁祸首,那么就有义务和责任让它们复活他发现,现在很多学生并不重视抗击气候变化、维护生态系统和垃圾回收等问题他们的父辈依然驾驶着污染环境的大排量汽车他希望能够激发年轻一代对保护动物和维护生态环境的热情在幼年时期,父母经常当着他的面讨论有关灭绝动物的问题他们认为,最美好的结局不应只是让灭绝动物复活,而是看到它们重返大自然 那么到底是什么理由让亨德里克·波伊纳拒绝了当初那位企业家的建议他认为,科学家搞科研并不是为了钱如果有人在你身上投资,那么此人的目的应当是让钱生钱,这是一种交易模式如果让灭绝动物复活只是为了建立一个供人们观赏的动物园,那么这并不是他最终希望看到的这并不是在修复生态环境,