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標題: 美國古生物學家研究用雞DNA復活恐龍  
 
oviraptor (偷蛋龍)
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美國古生物學家研究用雞DNA復活恐龍


左為史密森尼自然歷史博物館的馬修·卡拉諾,右為古生物學家傑克·霍納。霍納希望利用從雞身上提取的DNA復活一隻小型恐龍。


古生物學家傑克·霍納認為,通過基因工程的方法,我們能複活一種小型恐龍,他稱之為“雞恐龍”。


  新浪科技訊北京時間12月1日消息,據國外媒體報導,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,在網絡上引起了廣泛關注。不過,在過去四年裡,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詞組合而成)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。

  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。

  傑克·霍納也很清楚“侏羅紀公園”的理論,他不僅是電影中一個主角的原型,同時也是這部電影的技術顧問之一。不過,在原著小說出版24年之後,我們還是沒能從蚊子體內提取到任何同時期恐龍的DNA。

  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。

  唯一使DNA在數千萬年後仍能保存下來的方法,是它自身不斷地複制、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復活恐龍的現代鳥類。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。

  選擇雞作為實驗材料,使科學家也能從幾十年來有關雞基因組和解剖學的研究中獲益。由於雞的經濟價值,科學家在它們身上進行了大量的研究。家禽科學已經成為一個龐大的領域,擁有創刊多年的學術雜誌,在一些有名望的大學中還有一整個學系。

  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。

  “我們在問:'那些控制性狀產生的基因方法是什麼?'”哈里斯說,“在7000萬年之後,動物體內還保留著一些隱藏機制,能生成這些初級階段的牙齒。如果情況真的如此,那在其他動物或者我們自​​己的體內,是否還存在著其他的隱藏潛力?這些潛力如何轉化為用於身體修復和醫藥上的方法呢?”

  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瑯質的基因,”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瑯質。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。

  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。

  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,我們鑑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。”

  “可怕的怪物”

  馬修·哈里斯對製造“雞恐龍”的想法持懷疑態度。

  “只因為你能做這個實驗,並不意味著你應該做這個實驗。什麼才是我們應該回答的科學問題呢?傑克·霍納的問題是:'你能否製造出某些已經消失的東西'?這是一個錯誤的問題。如果你能做到這些,你會獲得什麼?從技術上說,你將得到一隻亂七八糟的雞。它不是一隻恐龍,也永遠不會是一隻恐龍。它將會是一隻真正的可怕的怪物。我們應該問的是:了解鳥類的歷史,鳥類的生物學中有哪些有趣的部分,可以告訴一些我們有關恐龍的信息?”

  傑克·霍納並不同意有關“雞恐龍”恰當性的觀點。他說:“我認為我們可以在胚胎中達成一系列的改變,從而獲得能孵化出來,能活到正常壽命,能吃能動並功能正常的動物。”

  不過,霍納和哈里斯都認為這項研究可能為科學和醫學帶來益處。研究影響胚胎尾巴生長的因素可以為脊椎疾病的治療提供幫助。了解雞胚胎間充質組織(一種未分化的結締組織,其細胞能發展成淋巴組織、骨頭組織和軟骨組織)如何指導牙齒的生長,可能最終會應用於人類肉瘤(來源於間充質組織細胞的腫瘤)的治療。

  與所有小型恐龍一樣,雞恐龍也會具有羽毛。在這一點上,《侏羅紀公園》出現了錯誤,不過電影的特效製作者對傑克·霍納做出了補償。喬治·盧卡斯為“雞恐龍”項目迄今為止的開銷提供了大部分的資助。

  “如果10年內沒有製造出它們,我會感到非常奇怪,”霍納說,“如果幸運的話,我們可以在五年內得到它們。(我們不會需要)超過500萬美元。如果我們真的有500萬美元,那我們就會有三個不同的實驗室一塊來做這一項目。”

  用比《侏羅紀公園》的特效低得多的成本,傑克·霍納或許能成功地為我們帶來一隻活生生的恐龍。(任天)




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2014-12-9 02:47 AM#1
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megalodon
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2014-12-17 07:05 PM#2
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