我們可能發現恐龍DNA了,距離復活恐龍還有多遠?

2021-01-18 姿勢分子knowledge

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

相信對於每一個古生物愛好者或者科幻迷來說,有一個疑問始終縈繞在腦中揮之不去:為什麼科學家還不克隆出恐龍來?

的確,讓恐龍重現人間,是我們每一個人都期待看到的一幕。可是,克隆並不是那麼簡單,復活恐龍更不是一件容易的事。實際上,在復活恐龍的第一步,我們就遭遇到了滑鐵盧:恐龍的DNA在哪?

我們都知道,復活恐龍的唯一辦法就是通過恐龍的遺傳因子進行克隆。可是,問題就在於,我們始終沒有得到恐龍的DNA。這是因為,DNA這種分子實在是太難保存了。

實際上,從一隻動物死亡的那一刻開始,它體內的DNA就開始分解了。2012年一項關於鴕鳥骨骼的研究結果顯示,在動物死後521年左右,其體內的DNA大概就有一半已經分解掉了。按照這個速率來計算,古生物學家最多只能恢復死亡時間不超過680萬年的動物DNA序列。1972年,生物化學家林達爾計算過DNA中嘌呤的破壞速度,也顯示中新世(2300-533萬年前)的DNA很難保存下來。

現實是,我們目前的成果還不如這個理論。目前人類對完整基因組的發掘成果最多也只有380萬年,其餘的最早只有幾十萬年,距離最後一隻恐龍所生活的6500萬年前還差著十萬八千裡。

不過,科學世界總是會出現一些令人意想不到的意外。今年年初的時候,中科院古脊椎所博士後Alida Bailleul和她的同事們宣布,在對來自美國蒙大拿州晚白堊世的一塊斯氏亞冠龍幼體軟骨化石進行研究的時候,他們發現了原始蛋白質和軟骨細胞。更驚人的是,他們甚至發現了DNA的痕跡!

亞冠龍,是鴨嘴龍科下的一種恐龍,生活在7200萬年 ~ 7000萬年前的晚白堊世。成年亞冠龍體長9米左右,重達4噸。

你可能已經注意到我剛才的用詞了:我們發現的是DNA的痕跡,而不是確定的DNA。因為,他們只是檢測到了被懷疑是DNA的大分子,其真正的身份還有待於進一步的研究確認。雖然他們對此還是比較有信心的,但以往有些類似的發現最終都被證明只是被汙染的化石樣本,所以他們也選擇了謹慎的說法。

就在Bailleul發表論文後不久,普林斯頓大學地質科學家Renxing Liang領導的獨立小組也發表了一篇報告:他們在同樣生活在7000多萬年前的尖角龍化石中有了一些發現。

不過,他的這一項研究結果卻有可能給Bailleul帶來壞消息。他們在尖角龍的化石上,發現了一些意想不到的微生物。這證明,這塊骨頭有自己獨特的微生物群,那麼,這到底是這塊頭骨的獨特現象,還是古生物化石上經常出現的情況呢?

如果是後一種情況,那麼問題就來了:Bailleul發現的大分子結構,到底是恐龍自身的DNA、還是恐龍死亡後幾千萬年附著在化石上的微生物的DNA呢?正如Renxing Liang所說的那樣:「即使只有微量的有機物可以被保存下來,那麼檢測起來的難度都無異於在乾草堆裡找到一根針一樣有挑戰性,於是就很有可能導致檢測結果出現錯誤。」

不過,Bailleul並不以為然,她指出:「就目前而言,分子古生物學還是值得討論的。」

當研究人員尋找遠古生物分子的痕跡時,他們所利用的方法都是用來檢測完整結構的,但那些古生物分子已經被破壞或者分解了,這種方法是否依然適用呢?恐龍的骨骼從鮮活生命的有機組織變成被礦物質硬化的化石過程,目前古生物學家還知之甚少。那麼,幾百幾千萬年後的微生物如何在這裡生存,又有怎樣的生存機制呢?這也是未知數。微生物在動物化石上扮演什麼樣的角色、分子化石有哪些複雜的機制,也同樣是一片很空白的領域。正是因為這些未知數,所以雙方在這方面的爭辯誰也拿不出有力的證據。雙方的檢測方法也不盡相同,Bailleul對龍採用了DNA和染色的手段;而Renxing Liang則利用了DNA測序,卻沒有考察其微觀結構。目前來看,這個爭辯不會得到一個明確的結果。

不管怎麼說,大家的爭辯都是為了科學,而不是小孩子吵架。就像Renxing Liang所說的:「就算最終檢測結果證明那些大分子不是來自恐龍而是來自微生物,但這個發現依然重要。我們認為菌群參與了骨骼的保存和礦物質的置換,從而幫助恐龍遺骸成為化石。未來,關於曾經生活在恐龍骨骼內部的微生物群落的遠古DNA的研究,可以讓我們更清楚地了解到隨著地質時間的推移,微生物在骨骼逐漸變成化石和保存過程中發揮了怎樣的作用。」

當然,對於古生物學家來說,如果結果證明那些分子真的是恐龍DNA,那絕對是一個巨大的突破和天大的好消息。他們首先想到的不是像我們一樣的科幻電影那些情節,而是通過對古生物DNA的研究確定古生物分類、了解古生物演化歷程、重建古生物進化樹。同時,通過DNA中的信息,我們可以推測古生物的顏色、生活習性等等信息。

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所Alida Bailleul

更重要的是,如果這一次發現能夠確定是DNA,那也意味著以前對DNA保存時長的推測是不準確的,也意味著我們未來還有更多的機會去尋找上千萬年前的古生物DNA。Bailleul表示:「我認為這種DNA保存的意外情況遠比我們想像的要普遍,因為,對於我們這些研究人員來說,目前研究的化石還非常少,需要更多的發掘和觀察。」

當然了,他們也不是完全不考慮復活恐龍這件事。畢竟,如果真的能夠完全復活它們,又何必費勁去研究DNA呢?相信對於每一個從事相關研究的科研人員來說,復活恐龍也曾是他們每一個人的夢想。

可是,現實告訴我們:這次的發現就算確認是恐龍DNA,也不足以復活恐龍。且不提DNA之外的克隆難題,單看這一次的DNA,也不是龍的完整DNA序列,而只是其中的片段。因此,距離利用DNA復活恐龍,我們還差得遠呢。

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