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孵化恐龙

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发表于 2011-10-9 10:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
爬行天下鬃狮蛇陆龟辐射苏卡
----转自南方都市报
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  在过去几十年,古生物学家发现了越来越多的证据说明,恐龙是现代鸟类的祖先。这一亲缘关系已被大多数科学家所接受。一位叫杰克·霍纳的古生物学家甚至想要逆向进化过程,将鸡变成恐龙。现代生物身上偶尔也会出现它们早已灭绝的祖先的特征(比如人类婴儿出生时带着尾巴),这被称为返祖现象,霍纳认为,如果在实验室里创造足够多的返祖特征,就可以把一只鸡逆向改造成恐龙,或者说接近恐龙的生物。
  从前也曾有人说杰克·霍纳是个疯子,但事实证明,他总是对的。1982年,还未完成大学课程,又在海军陆战队兼职,并担任普林斯顿大学古生物研究者的霍纳得到了蒙大拿州立大学落基山博物馆的一份工作。他是被聘来担任馆长的,但却告诉老板,他想要教授古生物学。霍纳回忆说,“他们告诉我,绝对不可能。”4年过后,霍纳的成就得到麦克阿瑟天才基金的肯定,“他们告诉我,我爱干什么就干什么。”现年65岁的霍纳继续在博物馆工作,现在,馆中到处可以看到他的发现。但他依然没有大学文凭。
  上世纪50年代,当霍纳还是个孩童时,恐龙被认为是独来独往的冷血爬行动物———真正的怪物。但霍纳并不认同这一观点。他从恐龙古老的骨骼中看出来这是一种社会性的群居动物,和现代爬行动物并不相同。然后,在上世纪70年代,霍纳和他的朋友鲍勃·马克拉在蒙大拿州西北部发现了一处鸭嘴恐龙群居的巢穴,其中包括成年、未成年恐龙和恐龙蛋的化石。从中他们找到支持他们疯狂理论的一号证据:恐龙父母们在这里是为了照顾它们的孩子。从骨骼判断,小鸭嘴恐龙过于脆弱,没有能力自己觅食。
  之后,霍纳又找到了更多证据证明,一旦孵化后,恐龙迅速成长(疯狂理论二);甚至可能是热血的(疯狂理论三);今天,他还在继续寻找化石中残存的古代有机物质(疯狂理论四)。作为影片《侏罗纪公园》的技术顾问,霍纳可能比任何活着的古生物学家都更大地影响了公众的对恐龙的认识。
  这一切意味着,现在,已经没有多少人敢说霍纳是疯子,即使在他宣布下一个惊世骇俗的计划的时候。霍纳计划创造一头恐龙。当然不是从无到有———这实在荒谬。他说,他打算通过逆向进化过程,将鸡变成恐龙。“听上去很疯狂,”霍纳说,“但并非不可能。”
  在过去几十年里,包括霍纳在内的古生物学家发现了众多证据,说明现代鸟类是恐龙的后代。从它们在树上筑巢,下蛋,到它们的骨骼细节特征,都说明了两者的亲缘关系。事实上,这两者之间有如此多的相似之处,多数科学家均认同,鸟就是恐龙,是暴龙、伶盗龙等两足行走的食肉恐龙的近亲。
  但是对于不同的人,比如进化生物学家和生物学家,“近亲”的意义完全不同。一切都是相对的:人类和黑猩猩的基因差别几乎可以忽略,但是在基因层面上,人类和蝙蝠的也很难分辨。
  早已灭绝的生物的特征,像历史回声一样,偶尔会出现在现实生活中,它们被叫做“返祖现象”———个体带着祖先的特征出生。比如,幼鲸长着从后肢退化的附肢。人类婴儿全身长满毛发,多一个乳头,在极其罕见的情况下甚至长有真正的尾巴。霍纳的计划,基本上是在实验室内创造返祖现象。在一只鸡身上启动足够多的返祖特征,那么将得到一种近似于其祖先的生物。至少,这是霍纳在今年的T E D大会(加州长滩举行的年度技术、娱乐和设计大会)上提出的方案。“我小时候有两个梦想,”他说,“我想要成为古生物学家,一名研究恐龙的古生物学家———我还想要一头恐龙做宠物。”
  研究者们已经发现诱人的线索,说明至少有一部分古代恐龙的特征是可以重启的。霍纳首先承认,他自己并没有足够的专业知识来亲自完成这个设想,他正积极寻找一位生物学博士后加入他在蒙大拿州的实验室。霍纳有的是伟大的想法和一些启动资金。
  他告诉T E D大会的听众,现在,要把他的想法变成现实,只需要发育生物学和遗传学的几个突破,还需要很多很多的鸡蛋。他说,“我们要做的,是对鸡进行改造,创造一只‘鸡龙’。”
  霍纳的重造恐龙的方式和大多数人的设想有所不同。通常的设想是,通过琥珀中保存的古代吸血动物体内所含的恐龙D N A,克隆出这种古代生物,正如迈克尔·克莱顿(科技惊悚小说之父)在《侏罗纪公园》中所描述的一样。1990年,在克莱顿的小说出版后,霍纳曾经考虑过这种可能性,后来他又被聘请为《侏罗纪公园》电影三部曲的技术顾问。但他最终的研究结论认为,D N A在琥珀和骨骼中的分解速度太快(无论外部的保存条件多么完好)。换句话说,克隆恐龙的途径是行不通的。但是,霍纳并没有放弃拥有宠物恐龙的梦想。他说,“一开始我并不认为能够做到,直到我们对什么是无法办到的有了真正的了解。”
  于是,他开始大量阅读关于发育生物学的文章。2005年,他读到了辛恩·卡罗尔的《无尽之形最美》(Endless Form s M ost Beautiful)一书。上世纪80年代,卡罗尔帮助奠定了进化发育生物学的基础。这个学科主要研究生物进化的分子机制。由于随机的基因变异和环境筛选的结果,生物经过许许多多代之后将发生变化,这是生物学的基本事实。通过果蝇实验,他们发现,少数几个基因———最著名的是同源基因———控制着果蝇身体的基础结构。更加令人惊讶的是,其他生物———从线虫到人类———同样具有同源基因,而且氨基酸的构成序列几乎相同。
  这些基因是发育的重要开关,包含制造某些蛋白质的配方,它们的功能就像刹车片,控制着在发育的什么阶段,在身体的什么部位,其他的基因的开启或关闭。昆虫的6条腿、鱼鳍或是象牙均由同样的基本分子构成决定。不同的身体形态并非不同基因的结果,虽然基因构成在进化过程中肯定扮演了一定角色。它们是发育阶段基因的不同应用的结果。
  因此,用鸡蛋孵化一只小恐龙其实就是抹掉进化过程对鸡所做的改变。“根据发育生物学25年的研究成果,霍纳的设想从理论上是可行的,”在威斯康辛-麦迪逊大学担任分子生物学家的卡罗尔说。火鸡的每个细胞中都携带着创造一头暴龙的蓝图,但是,随着物种的进化,这张蓝图的解读方式发生了变化。
  霍纳必须做的就是弄明白如何掌控关键基因。他花了几十年的时间研究恐龙化石胚胎,通过化石跟踪不同年龄阶段的恐龙的结构和细胞变化。现在,他又开始学习如何在分子层面上控制这些变化。霍纳阅读科学论文的方式和他搜寻化石方式一样———搜寻一片荒芜的土地,寻找罕见的有用材料———他已经找到了足以让他感到乐观的信息。
  霍纳是个大个子,身高6英尺3英寸,体重超过200磅。在落基山博物馆他那间拥挤的地下办公室里,似乎没有给他留下多少活动空间。在4台大LE D显示器包围中,霍纳在一堆奖杯、家庭照片和化石中间翻了半天,找出了一副鸡骨骼。“鸡的骨骼和暴龙的骨骼真的非常相似,”他说,“我们计划着重研究几个大的差异。”他指着鸡的脊椎,有几节椎骨连在一起,向上翘,形成了短尾巴。而双足恐龙有一条戏剧化的长尾巴,高高地伸向天空,具有平衡躯体的作用。改造尾巴将是第一步。
  第二步:手。很多恐龙有2-3根手指,尖利爪子适于抓握和撕扯。鸟的翅膀末端也长着“手”,但是3根指骨很小,并且融为一体。关键在于把它们分开。第三步是把鸡的喙变成长长的尖利的牙齿。“这是选择鸡而非鸵鸟做实验的原因之一。”霍纳开玩笑说,“它们足够小巧,容易抓捕。”
  当然,一开始,霍纳还不知道,每一步到底要如何去做,仅有一个理论。突破是在一个酒吧中获得的。霍纳已经不记得具体地点———古生物学家们经常四处旅行———但他记得是在2005年。他正和年轻的加拿大古生物学家汉斯·拉尔森在交谈。当时,拉尔森刚开始在麦吉尔大学任教。他还在芝加哥大学读书时就认识霍纳。拉尔森对于恐龙在进化过程中尾巴如何消失这个话题很感兴趣。“当他开始谈论寻找导致尾巴消失的基因时,我说,‘如果你能够找到,我们可以逆转整个过程。’”当时的拉尔森只有34岁,浑身充满活力。如果说魁梧稳重的霍纳像三角龙,拉尔森就像小巧灵活的伶盗龙(又名迅猛龙)。霍纳的话让他大吃一惊,但是并没有完全排斥这个想法。
  拉尔森是一位非常特别的古生物学家,因为除了化石之外,他也研究活的动物。他的专业是古生物学和生物学,今天,他部分时间在北极(和其他地方)挖掘化石,剩下时间在一家先进的生物实验室工作。“纯粹的古生物学已经不能让我满足,”拉尔森说,“外出采集化石,为博物馆增加新的展品,却不能真正测试什么。”这是每一个研究古代生物的学生迟早都会面对的沮丧:你不能把研究对象送进实验室,拿它们做实验。但是,由于遗传守恒的原则———所有活着的生物都携带相似的基本基因———拉尔森可以研究鸡、鳄鱼、甚至老鼠,从而洞悉恐龙的真相。
  2008年,在霍纳的资助下,拉尔森的工作得以展开。第一项任务是花几年时间,研究精确敏感的技术,用于跟踪4个关键基因调节路径的活动。其中一条路径包括一个叫Sonic Hedgehog的基因,它控制细胞的增殖。另一条路径涉及翅膀的生长。第三条路径在肢体发育过程中帮创造一条从头到脚的轴心。最后一条路径控制骨骼模式。这些活动大多可以通过药物进行操控———抑制甚至阻止。或者,你可以为其注射某个特定基因负责生成的蛋白质,加强它的效果。拉尔森说,“我们的计划从创建工具包开始,然后操控胚胎的不同部位。”
  2002年,马修·哈里斯坐下来,开始解剖一个鸡胚胎。当时还在威斯康辛大学学习发育生物学的哈里斯想要知道羽毛是如何进化的。按照通常的做法,他决定从畸形的动物身上寻找线索。琢磨出到底哪里出了错,从而反过来推理出正确的过程。他选择了talpid2,一种古怪的变异鸡品种,有着奇形怪状的前肢和脚,每只脚的脚趾数量可多达10个———这导致很多小鸡无法破壳而出,成功孵化。除了这些明显的变异之外,哈里斯希望找到和皮肤、鳞片和羽毛相关的变异。
  哈里斯解剖的胚胎是他的博士生导师约翰·法伦多年前采集的几个旧样本之一。处于接近破壳的阶段,被保存在厚厚的甘油中,胚胎变得几乎透明。“我把它从瓶子里拿出来,它的喙开始脱落,”哈里斯说,“我把它剥离下来,突然停下来———样本似乎在对我笑。”许多科学家都曾研究过talpid2的胚胎,但哈里斯发现了别人没有发现的东西:隐藏在坚硬的喙壳后面,一排整齐排列的尖尖的类似牙齿的东西。
  哈里斯和他的同事很快发现,通过刺激鸡胚胎中一种beta-catenin蛋白的生成,可以让非变异的普通鸡,在喙的边缘长出圆锥形的形似鳄鱼牙齿的齿芽。“鸡也可能长出牙齿,”哈里斯总结说,“它们只是需要正确的指令。”
  目前在哈佛医学院任教的哈里斯看到了发育生物学的一个有趣现象,而霍纳看到了通向他的宠物恐龙的另一块垫脚石。注射b eta-catenin蛋白的技巧使得创造‘鸡龙’似乎又容易了一些。但不幸的是,哈里斯在这个问题上并不认同霍纳的观点。“我尊重他和他的工作,”哈里斯说,“但我认为他的想法有点异想天开。”
  那些鸡的牙齿就是证据。哈里斯说,进化保存了制造牙齿的基本发育机制。但它们只是齿芽,而不是锋利的,可以撕碎猎物,咬断骨头的真正的牙齿。
  “有很多已经消失的东西可以重造,”哈里斯说,“但总是缺少一些关键元素,比如牙齿的珐琅质和牙质。在鸡的基因组中甚至找不到制造珐琅质的基因。”
  发育生物学专家卡罗尔和哈里斯表达了同样的质疑。他曾在昆虫身上进行过很多身体交换实验,操纵发育的结构和顺序,这样说吧,人为操控后产生的虫子永远是个悲剧。“这不像是玩具,你给它加一条尾巴,加上前肢,哇啦,恐龙就诞生了。”卡罗尔说,“那条尾巴还必须与身体的其他部分协调。很可能出现一些线路连接问题,一些协调问题。也许还会导致身体的其他部位发育畸形。”他并不轻视重造恐龙的想法,甚至认为如果有足够多的时间和金钱,霍纳也许能够取得一定成功,但是“即使你把一只长牙齿的鸡养到成年,那也仅仅是一只长牙齿的鸡,”卡罗尔说,“而且是中看不中用的牙齿。”
  霍纳创造活恐龙的理想同样源于一位古生物学家的沮丧:从地下挖掘的化石向我们提供了关于史前生物的众多信息,但他开始意识到,也许通过这种方式已经无法再获得新的知识。“我们将获得D N A片段,我们会琢磨出它们到底是什么颜色,”霍纳说,“而化石记录却非常有限。”
  霍纳毕生都在推动古生物学的变革,现在,他的想法又引起了生物学家的争议,这似乎让他觉得很高兴。“古生物学已经骨化,”涉猎众多科学领域,曾多次和霍纳合作的前微软公司首席技术官内森·梅尔沃德说,“它的技术方法100年来几乎没有什么改变。”虽然,研究者现在对恐龙和其他古代生物的了解远远超过100年前———梅尔沃德本人也与人合作写了多篇古生物学论文,对此领域作出了一些贡献。在他看来,霍纳的工作是将分子和发育生物学的知识运用到古生物学领域的一次严肃尝试。“通常,古生物学家们走出去,在荒野里寻觅,直到发现化石,”梅尔沃德说,“但是,事实证明,除了蒙大拿州的荒野,还有其他同样棒的地方可以挖掘,就是古代生物活着的亲戚们。”
  如果霍纳是对的,是否会出现真正的恐龙在圣迭戈郊区游荡的情景。“很多人说,‘你这是在重演侏罗纪公园,你应该知道这样做的后果,’”霍纳笑着说,“但是不同于斯皮尔伯格的电影,动物并不想向我们复仇。事实上,可以让恐龙自由在野外生存,和狮子、黑熊相比,它们未必是更大威胁。”但是对于那些并不像霍纳一样了解恐龙的人而言,这并不能让他们觉得安慰。目前,霍纳并没有真正的打算(再给他几年时间和一些资金)。由于他只打算操控胚胎的发育,而不是改变D N A本身,因此‘鸡龙’的后代依然还是鸡。还有什么可担忧的呢?
  有一个类似的项目,如果成为现实,也许可以给我们一些启示。2008年,宾夕法尼亚州立大学的研究者宣布,它们已经完成了1万年前灭绝的长毛象的基因组的排序。消息传出,哈佛大学的遗传学家乔治·切奇回应说,给他1000万美元,他就能够重新创造长毛象。他说,他将对大象———和长毛象的关系甚至比人类和黑猩猩更亲———皮肤细胞进行改造,使之更接近长毛象。再将改造后的细胞变成胚胎,植入母象的子宫。完全没有问题。
  如果切奇尝试这样做———目前没有任何迹象表明他有这个打算———这个项目将比霍纳的人造恐龙更有优势。D N A可以保存约1万年的时间,因此,研究者可以掌握几乎完好无损的长毛象遗传材料,避免侏罗纪公园的D N A毁坏问题。从遗传学的角度,大象和长毛象几乎可以等同,而一只鸡和一只迅猛龙的差异则要大得多。但是,最为重要的一点是,在10年前,实现类似目标的技术还不存在。现在,对一个细胞的基因组做几千个修改也是可能的。基因组学已经从简单的作坊式工具变成了近似工业革命前的机械纺织机一样的东西。当然,要实现他的逆向进化梦想,霍纳必须将技术更进一步。但是,大方向并没有错。
  回到办公室,霍纳从书桌上拿起一本厚厚的发育生物学入门教材。“这些书都是讲苍蝇的,”霍纳说,“苍蝇很伟大。它们非常有趣,研究它们能让你学到很多东西。但是……”他把手上的书丢到一张椅子上,站起来,穿过一条长廊,来到他那个拥挤的收藏室。其中一个抽屉里装满了鸟类头骨,有长着巨嘴的犀鸟、嘴巴像弯钩的鹦鹉、扁嘴的琵鹭,琳琅满目。他说,“鸟也非常有趣。”
  发育生物学家们喜欢谈论说,它们研究的调节机制是神奇的生物学工具包,进化用这些工具来创造新的,奇妙的身体。“是的,”霍纳说,“他们发现了工具包。但是,如果你不用它造点什么,它有什么用呢?”
  利用先进的遗传学和生物学技术,科学家可以让鸡胚胎获得恐龙的一些特征。
  ①两足恐龙依靠长而僵硬的尾巴协调身体平衡。鸡只有一个短尾巴。至少有两条基因路径涉及尾骨的发育;如果科学家学会关闭恰当的基因,也许能够在鸡的屁股上安上一条长尾巴。②喙是鸟类独有的显著特征。但是,不久前哈佛大学的研究者,模仿短吻鳄的发育,操纵了几个基因,将鸡的喙变成了鳄鱼般的嘴。③齿鸡的细胞中依然具有牙齿发育的基本方案,只是它休眠了至少6000万年。研究者发现,一种叫talpid2的变异鸡品种发育出了基本的牙齿,而且这种特征可以隔代遗传。④毛和皮肤鸡脚的坚硬皮肤和恐龙足部鳞状的皮肤非常相似,无需改变。但如果能够去掉鸡的羽毛,它和恐龙就更像了。⑤骨多数鸟类的股骨———大腿的长骨———几乎呈水平状。但有一些亚洲斗鸡像它们的恐龙祖先一样有近乎垂直的股骨。研究者可以从它们着手,培育一种“恐龙-鸡”,它们不但有恐龙的步态,而且可以支撑一条沉重的大尾巴。⑥肢多数兽脚亚目食肉恐龙(前肢小,主要用后肢行走)有锋利的爪子,3根指头便于攀爬抓握和撕扯猎物。鸡的翅膀末端也有小小的指骨,但已经融合在一起。通过在胚胎阶段阻止指骨的融合,科学家可以让鸡长出令人生畏的前爪。

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发表于 2012-5-22 21:40 | 显示全部楼层
培育了做什么?宠物?
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发表于 2011-11-16 00:46 | 显示全部楼层
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发表于 2011-10-10 16:35 | 显示全部楼层
被这只鸡雷倒
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发表于 2012-6-20 16:56 | 显示全部楼层
这不是只大公鸡嘛????
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发表于 2012-6-21 09:54 | 显示全部楼层
茶余饭后的闲聊罢了
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发表于 2012-6-22 14:16 | 显示全部楼层
{:soso_e179:}
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发表于 2012-6-23 13:21 | 显示全部楼层
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发表于 2013-4-28 16:57 | 显示全部楼层
培育出来的公鸡要卖给肯德基?
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发表于 2014-2-14 13:00 | 显示全部楼层
顶。
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