小鸡变恐龙的研究已经进入尾部胚胎发育阶段
2014-11-30 09:59:13   来源:化石网   评论:0 点击:

杰克在研究如何给鸡的骨骼加上尾骨。在他看来鸡的骨骼和奔跑型小型恐龙的骨骼真的很相近。(化石网配图)小鸡变恐龙的研究已经进入尾部胚胎发育阶段(化石网配图)(化石网报道)据乐云网:华盛顿邮报报道,小鸡


杰克在研究如何给鸡的骨骼加上尾骨。在他看来鸡的骨骼和奔跑型小型恐龙的骨骼真的很相近。(化石网配图)



小鸡变恐龙的研究已经进入尾部胚胎发育阶段(化石网配图)

(化石网报道)据乐云网:华盛顿邮报报道,小鸡变恐龙的研究已经进入尾部胚胎发育阶段。

2009年,世界最负盛名的古生物学家杰克·霍纳尔(Jack Horner)做出伟大的宣布:要从鸡身上提取远古DNA并复制小型恐龙。2011年,他在TED上的演讲被广为流传,但是接下来的3年多什么动静也没有。

在互联网急于传播其他新题材、新概念、新设计的时候,杰克和他的团队已经开始“鸡恐龙”项目的研究,在进化发展科学上摸索。目前整个项目进入了尾部胚胎发育阶段。

在当代社会,寻找恐龙的DNA在很多人看来是严肃的课题,不再只存在于科幻小说和电影。

杰克作为知名古生物学家,当然参与了《侏罗纪公园》电影的创作,他不仅为电影设计了主要角色,还担当影片的技术顾问。可是在这本小说发表24年后,人们还没能在琥珀中找到蚊子及其尚未消化的血液。更何况就算在完美的保存环境下,DNA还是会降级,寒冷、无菌环境或许能保持百万年前的DNA的可研究价值,但是恐龙在6500万年前就灭亡了,无论蚊子看似多么完美,我们依旧无法从它们肚皮里找到恐龙DNA。

只有一种方式能在几千万年的时间里保留DNA,那就是DNA在这几千万年的时间里不断自我复制—虽然只发生微小改变,而这个过程恰恰是鸟类逐渐从恐龙进化而来的过程。

鸡,看上去并不是理想的研究对象。毕竟鸵鸟才是地球上现存最原始的鸟类,沙丘鹤也在1000万年时间里保持不变,还有一种名叫麝雉的鸟类,其幼鸟的爪子端头有恐龙爪子那样的结构,在成长为成鸟之前幼鸟利用这种结构攀树。但是,鸵鸟、沙丘鹤以及麝雉都不是能在试验室里“工作”的物种,鸡的优势在于它是被高度驯化的鸟类,容易饲养同时替代成本很低。而且鸡的染色体组成和解剖学已经非常成熟。出于经济上的原因,过去几十年来对我们家鸡的研究是非常深入的,禽类科学是一个重要的学科,不仅有专业的学术杂志,而且在很多大学都设有研究机构。

基因组的发展与组成并非干净利落,老的基因在无用之后并不一定被抛弃。例如,在恐龙身体里会有一组基因专门控制上肢和手指的运动和生长,如果有其他基因出现在胚胎发育过程中,将部分手指骨融合并变成了翅膀,原本的基因会被挤到一边,但并非被抛弃,这意味着翅膀还有机会重新变成上肢和手指。如果科学家们能找到促成骨头融合的新基因并阻断它们,那么原本被晾在一边的基因组就能重新掌握局面,有可能发育出上肢和手指。

3种基因工程技术有助“组装”速龙?

杰克相信有3种基因工程技术协助利用家鸡“组装”出小型速龙,这种捕食恐龙因为《侏罗纪公园》广为人知,它们长尾巴,有牙齿,有上肢和爪子却没有翅膀。

速龙在电影里最让人印象深刻的,是那大大的嘴巴和令人不寒而栗的牙齿。在实验室里,长满牙齿的突出吻部已经存在。哈佛大学医学院的另一位古生物学家哈里斯已经让鸡的胚胎表现出长满圆锥形,好像鳄鱼牙齿一般利齿的远古形态。

如果你觉得整个计划不过是制造活着的大恐龙玩具,那这想法就太局限了,事实上这项研究有潜在的医疗价值。让研究学者们着迷的是,为什么在7000万年之后,生物体还保存着这种隐形机制,能随时制造出最初阶段的原始牙齿。那么,除此之外还有什么隐形机制被保留下来?在其他动物身上或者在人类身上?这些发现对于基因修复工程和制药业意味着什么?

杰克的研究继承了马修的研究成果,同时加入跨基因技术,也就是从一个有机体身上提取一个基因,加入到另一个有机体的基因组中。他说:“虽然马修的工作找到了牙齿,但是并非完整的牙齿,因为长时间以来鸟类已经失去了珐琅质的基因,没有珐琅质的保护,牙齿不可能坚固。我们现在要利用跨基因技术把珐琅质加回去。”

恢复上肢也不会太困难,X光已经显示,在鸡的翅膀里发现的骨头和小型恐龙上肢的骨骼完全吻合,所有的部件都在那里,只要重新组装即可。

目前为止,培养“鸡恐龙”最大的困难在于复制尾巴。现代鸟类在羽毛下面没有尾巴,相反它们具有一个复杂的附属结构,名为尾综骨,那是脊柱末端很短小、被融合的骨头,连接着肌肉,主要功能是控制尾部羽毛。要把尾综骨再次变成长长的尾骨,首先要知道尾综骨是如何进化形成的。这个问题直到最近才有人给出答案。杰克和同事们近期发表了一篇文章,揭示有23种基因突变能将小白鼠的尾巴缩短、融合。事实上,他们试图在试验室里复制化石的漫长历史。

在鸟类的胚胎进化中有一个名为再吸收的过程。在这个过程之前,鸟类的胚胎还会进化出类似恐龙的尾巴。但是,在再吸收过程中,这些结构被吸收了。研究壁虎尾巴的胚胎或许能帮助科学家们了解如何阻止再吸收过程,从而将尾巴保留。

杰克说:“利用基因标记技术,我们已找出哪些基因会变成哪些部分,哪些部分会被再吸收。现在我们希望找到是什么基因把整个尾巴去掉了。我们要获得足够多的壁虎,通过研究它们的基因组,看看能否找到标记尾巴丢失和再次生长的特定基因。我们相信,在老鼠尾巴上找到的基因,在壁虎的基因组里也能一样工作。”

改造生物的研究工作是否应该进行?

伴随着杰克和同事们的乐观是更多科学家的担忧。

马修·哈里斯不同意制造“鸡恐龙”的计划。他说:“在实验室环境下能完成这个实验并不意味着一定要去做这个实验。他们提出的问题是什么?杰克的团队提出的问题是‘我们能否重新制造一种已经失去的东西。’事实上根本不应该问这种问题,就算这样做了,我们又能得到什么呢?”

杰克却不认为他们的伟大试验会产生丑陋的怪物。他说:“我们能在一个物种的胚胎里实现多个变化,最后产生的生物不但能够成功孵化,还能生存,而且有正常的生命周期,会吃,会行动,并且其他功能也不存在任何障碍。”

按照杰克所描述,这样的改造生物到底是不是怪物?那就是仁者见仁了。

对于这项研究能否带来科学和医疗上的积极意义,杰克和马修的看法也不一致。从实际意义上说,研究哪些因素影响了尾部在胚胎阶段的发展,能给人类脊柱的病变带来一些新的治疗方式。而研究鸡的胚胎如何长出好像鳄鱼那样巨大的牙齿,涉及对间质细胞的研究。而对间质细胞(那些最终发育成为循环系统、淋巴系统和连接组织的细胞)的深入了解,可能让我们发展出针对肉瘤癌,或者是间叶细胞癌的有效治疗手段。

杰克说:“如果在10年之内没有‘鸡恐龙’,那我会感到很意外。如果幸运,可能在5年内就能实现。现在我们还需要500万美元的资金,只要这点资金到位,就会有3个实验室同时开工。”

500万美元相比《侏罗纪公园》电影里全部特效的费用并不算什么,但是这些钱却有可能成功制造出活生生的恐龙。

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