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雞的體內竟有恐龍的基因 科學家試圖用它來克隆恐龍

8月15日消息,任何基因都不可能保存太長的事件,何況是距今已經幾萬年甚至幾億年的恐龍的基因呢?保存基因最好的辦法就是遺傳繁衍,也就是說,現代生物的體內存在哪些遠古生物的基因,通過克隆篩選,人們甚至可以從一隻雞中克隆出恐龍。


2009年,世界知名的古生物學家傑克·霍納(Jack Horner)宣布了一項大膽的計劃,提出要從恐龍的後裔——雞的身上獲取源自恐龍的古老DNA(脫氧核糖核酸),然後重新復活一隻小型恐龍。他還在2011年做了一個TED演講,在網路上引起了廣泛關注。不過,在過去四年里,公眾並沒有聽說有什麼新的進展。  在互聯網上新的視頻和想法推陳出新的時候,霍納及其團隊也在努力研究「雞恐龍」(chickenosaurus,由雞和恐龍兩個英文單片語合而成)項目,並推動了演化發育科學的發展。目前,這一項目已經獲得了一些有關胚胎尾巴發育方面的新進展。



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在主流科學界,鳥類由恐龍演化而來已經成為共識。長期以來,古生物學家一直在研究恐龍和鳥類的骨骼結構變化。與此同時,分子生物學家也對現代鳥類的基因進行了研究。通過整合這些研究的成果,傑克·霍納希望能回答有關恐龍到鳥類演化過程的問題。目前,霍納在美國蒙大拿州博茲曼市的洛磯山博物館擔任古生物館館長。


傑克·霍納的理論基礎可以參考邁克爾·克萊頓(Michael Crichton)的小說《侏羅紀公園》(後來拍成了電影,轟動一時)。小說中,科學家從保存於琥珀中的蚊子體內,提取出了未消化的恐龍血液,從而獲得了恐龍DNA。這種方法至今還被許多人信以為真,事實上科學家也的確這樣嘗試過。


即使在理想的保存條件下,DNA也會逐漸降解。在低溫、無菌條件下,DNA的可用壽命可以延長到數百萬年,而恐龍消失的時間是大約6500萬年前。無論我們在琥珀中找到的蚊子多麼完好,也無法從蚊子體內的血液中獲得足夠克隆恐龍的DNA。


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唯一使DNA在數千萬年後仍能保存下來的方法,是它自身不斷地複製、遺傳。這正是鳥類從恐龍演化而來的過程。


顯而易見的選擇?


雞看起來似乎並不是最適合用來複活恐龍的現代鳥類。鴕鳥是現生鳥類中最為原始的成員;沙丘鶴在大約一千萬年時間裡幾乎沒有變化;有一種名為麝雉的鳥類,其雛鳥在長出羽毛之前,具有類似恐龍的爪子,能用來攀爬樹枝。不過,鴕鳥、沙丘鶴和麝雉顯然很難在實驗室中進行操作。相比之下,雞是一種高度馴養的家禽,很容易照料,而且成本低廉。


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基因組的演化並不是那麼井井有條。老的基因在被淘汰時並不總是被丟棄。舉個例子,在雞的基因組中可能還保留著控制恐龍手臂和手指生長的全部基因。如果在胚胎髮育階段,出現了將這些骨頭融合成翅膀的基因,那麼有關手臂和手指的基因可能就會被丟到一邊。不過,生長出恐龍手臂的潛力依然存在。如果能夠找出導致指骨融合的新基因,並阻止它的表達,那被丟到一邊的基因就有可能獲得表達的機會,重新長出手臂來。


傑克·霍納堅信,通過3個主要的基因工程任務,他將把普通的雞改造成縮小版的伶盜龍(velociraptor,由於《侏羅紀公園》而被人熟知的一種小型掠食性恐龍)。這種「雞恐龍」的形象包括:長長的尾巴;較長的牙齒;不長喙的頭部;以及取代翅膀的長有指節和爪子的前臂。


科學家已經培育出了長有牙齒的吻部。在哈佛醫學院的實驗室中,馬修·哈里斯(Matthew Harris)讓雞胚表達出了古老的基因,長出了圓錐形,類似鱷魚的牙齒。科學家認為,這項研究的意義不僅僅是造出活生生的新動物,事實上,它還具有影響醫學研究的潛力。

傑克·霍納的團隊將以哈里斯的工作為基礎,但還需要結合轉基因的工作。轉基因技術可以把某個生物體的基因轉入另一個生物體的基因組中。「我們已經能獲得牙齒,但鳥類已經缺失了生成琺琅質的基因,」霍納說,「為了長出真正的牙齒,我們必須做一些轉基因的工作。我們要使它們能重新生成琺琅質。實際上這並不是太大的問題。」


「手指或許是最容易處理的部分,」霍納說道。事實上,對雞翅膀的X光掃描發現,小型恐龍的手臂中也具有同樣的骨骼——所有的「部件」都已經存在。



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截至目前,製造「雞恐龍」最大的挑戰是如何生成尾巴。現代鳥類在羽毛下面並沒有尾巴。它們具有一個複雜的尾綜骨,由短而融合在一起的脊椎組成,與肌肉相連,可以對尾羽的活動進行控制。


想要將尾綜骨逆向轉化為長長的尾巴,需要知道尾綜骨最初是怎麼演化出來的。這個問題直到最近都還沒有確切的答案。傑克·霍納和同事近日發表了一篇論文,揭示了在老鼠中出現的23種不同的突變,能導致融合、變短的尾巴。實際上,他們試圖在實驗室中重現化石記錄的歷史。



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在胚胎吸收(resorbtion)過程之前,鳥類胚胎依然會長出類似恐龍的尾巴。了解壁虎胚胎中導致尾巴結構沒有被吸收的原因,或許可以幫助科學家在鳥類胚胎中保留住尾巴。「利用遺傳標記,我們鑒定出了生成特定部分的那些基因,以及哪些基因控制著這些特定部分被吸收,」霍納說,「我們正在尋找哪些基因會把整段尾巴去掉。下一步,我們會找來一群壁虎,看是否能利用這些路徑,把壁虎的尾巴去掉……我們很確定,我們在老鼠中發現的尾巴基因也能在這裡發揮作用。」


這種想法在理論上雖然是可行的,但要實施起來相當的困難,想要培養一隻體型巨大兇猛的雞可不是那麼容易的事情,不過這個技術一旦成功,人們說不定將會看到現實中的侏羅紀公園。


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