回生史前生物或永不可能:DNA保留时间有限期

猛犸象 材料图片猛犸象 材料图片

  参考消息网12月15日报道 外媒称,遗传工程和克隆技巧的最新发展使人类萌生了让过去曾经灭亡的植物“回生”的想法,但咱们能够走到哪一步呢?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片子中呈现过的远古植物的完全基因组,并在美国《当代生物学》半月刊上宣布了相关报告。对于能够获得早已灭尽的猛犸象的完全生物数据材料,波伊纳感到十分兴奋。他表现:“近来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。我感到自己在这个曾经成了一个老者,固然我只有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名目。波伊纳坦言:“那时候咱们以为永远都无奈获取灭尽生物的完全基因组,顶多能找到一些支离破碎的片段。然而当初一切都变了。”证据就是宣布在《当代生物学》上的两个完全的基因组。第一个基因组属于一只4300年前生涯在当初俄罗斯北冰洋岛屿——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明时几乎完好无损。

  报道称,最新的基因组测序技巧能够在短时间内处理大量的DNA数据,在研究进程中发挥了重要作用。波伊纳表现,现在曾经进入到该名目的第三个阶段,能够经由基因组了解曾经一统地球但终极却忽然灭尽的猛犸象的退化历史。

  波伊纳对猛犸象的退化历史非常感兴趣,由于这个物种曾经与人类共同生涯在地球上,二者都起源于600万年前的非洲。猛犸象在迁徙的进程中占领了中亚地域,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。

  在此进程中,猛犸象演化出多种能够归在猛犸属的长鼻目植物。除了真猛犸象,在北美和中美地域还呈现了另一种体型庞大的猛犸象,然而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执行了剖析。究竟基因发生了那些变更,才使这些起源于天气干燥炎热的非洲的猛犸象能够顺应其他地域,甚至极地的寒冷天气,是其研究团队的研究课题之一。而且这些地域还曾经历过剧烈的天气变更、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。它们生涯在现在墨西哥和美国境内的拥有大陆性天气的大草原上,与此同时真猛犸象曾经顺应了寒冷的天气。二者成为截然差别的两种长鼻目植物。然而,波伊纳表现,对样本的线粒体内部的DNA执行剖析发明,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傍边挑选佳偶繁衍生息。过去的研究显示,这是两种截然差别的猛犸象,在上百万年中都未曾谋面,但当初的研究表明,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尽物种的墓志铭。猛犸象这种体型庞大的哺乳植物拥有如此强大的顺应能力,是什么致其灭尽?究竟是什么原因招致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%的猛犸象忽然灭尽?是天气要素还是人为要素?抑或二者共同招致?

  波伊纳表现,在于,当时两种要素同时发挥了作用——天气发生变更的同时,人类也踏上了这些地域。有人以为人类是罪魁祸首,理由是在这些植物的化石上发明了长矛和其他石器留下的痕迹。反之,以为是天气变更致其灭尽的人则以为不能在少量发明的基础上就断定是智人招致猛犸象灭尽。

  DNA为这场论战贡献了什么?波伊纳表现,能够剖析猛犸象在人类尚未呈当初其生存情况傍边时的基因多样性。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域和北美地域的植物族群的基因多样性,尤其是在产生极端天气变更的情形下。长鼻目植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。由于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。

  在濒临灭尽的物种的族群傍边,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尽。然而,波伊纳和同事执行的基因剖析结果却正相反:猛犸象在灭尽之前基因多样性水平较高。

  这就使猛犸象灭尽之谜更加云山雾罩。最有可能的情形是,位于地球上差别地域的数个猛犸象族群固然基因多样性水平较高,但却受到极端天气条件的威胁。差别族群的个体之间杂交,而不是与近亲联姻。即便如此,这个物种却忽然灭尽了。这怎么可能?能够想象,一定是有一股外部力量介入才招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。波伊纳表现,固然天气变更可能招致量减少,然而压垮猛犸象的最后一根稻草应该是人类放上去的。

  报道称,应用古代生物的DNA执行退化研究是一个有趣的课题,但最令大众感兴趣的还是经由基因技巧使曾经灭尽的植物回生。固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片子深入普通大众的心。在片子中,多亏了琥珀里的蚊子在6500万多年前曾吸过恐龙血,恐龙才得以应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年代宣布的关于怎样从琥珀中虫豸身上提取DNA的论文。不外这位著名的古生物学家并没有在论文傍边提到怎样让恐龙回生。他在应用黎巴嫩、缅甸和加拿大琥珀展开的最新研究中为咱们展现了一个侏罗纪时期的系统。在这个情况中,蚊子等虫豸在吸血的进程中让恐龙等脊椎植物感染上可能招致疟疾、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。

  让灭尽植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巧在近来几十年的发展。他说:“我从小听的故事就是怎样从密封在琥珀中的虫豸体内提取并克隆DNA。我还记得父亲与克赖顿的谈话内容。最后咱们都成了斯皮尔伯格片子的科学顾问。我差一点儿就在片子里扮演一个角色,不外他们终极还是选择了一名专业演员。”

  亨德里克·波伊纳以为,从DNA傍边读取的信息拥有局限性。《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,恐龙的红细胞拥有细胞核,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形相似。与之相反,哺乳植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,由于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,让灭尽植物起死回生也是有时间限制的,不能是6500万年前灭尽的植物。然而近来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:“咱们基本上曾经掌握了猛犸象的全基因组序列,但现在尚无奈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·波伊纳树立一座史前植物园。固然这个提议非常拥有诱惑力,但他还是拒绝了。

  亨德里克·波伊纳表现,假如人类是招致物种灭尽的罪魁祸首,那么就有义务和责任让它们回生。他发明,当初很多学生并不重视抗击天气变更、维护系统和垃圾回收等。他们的父辈依然驾驶着污染情况的大排量汽车。他希望能够激发年轻一代对保护植物和维护情况的热情。在幼年时期,父母经常当着他的面讨论有关灭尽植物的问题。他们以为,最美好的结局不应只是让灭尽植物回生,而是看到它们重返大自然。

  那么究竟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?他以为,科学家搞科研并不是为了钱。假如有人在你身上投资,那么此人的目的应当是让钱生钱,这是一种交易模式。假如让灭尽植物回生只是为了树立一个供人们观赏的植物园,那么这并不是他终极希望看到的。这并不是在修复情况,而是在树立一座主题公园。(/刘丽菲)

转载自:https://tech.sina.com.cn/d/c/2015-12-15/doc-ifxmpnqi6536548.shtml

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