科学家发现新的恐龙DNA碎片,《侏罗纪公园》的场景有望成为现实

系列电影《侏罗纪公园》里,从“恐龙”血液中充血的蚊子体内提取DNA的概念即使在今天看来也是一个杰出的艺术构思。但是,其实这只是虚构的一个科学设想。近期,全球知名的科学网站--科学美国人发表的最新论文显示,科学家们在发现新的恐龙DNA碎片上有了重要进展,这增加了探索恐龙遗传学的可能性,但围绕这一发现也引发了一些科学上的争论。

科学家发现新的恐龙DNA碎片,《侏罗纪公园》的场景有望成为现实

随着恐龙遗迹的消逝,在地球上能找到这种微小的化石令人难以置信。它不像雷龙的股骨那么大,也不像霸王龙的下颚那么令人印象深刻。这个物体只是一个叫做“ Hypacrosaurus”的鸭嘴龙的头骨上仅有很少的软骨碎片,它死于 7000万年前。但是它可能包含中生代时代从未见过的东西:恐龙DNA的残留痕迹。

通常,遗传物质不会持续如此长的时间,也不可能长期持续。DNA在动物死亡时开始衰变。2012年时的研究结果表明,生物体的遗传物质退化的速度使其每521年将自身减半。这样的速度意味着古生物学家只能希望从过去680万年内曾生存和死亡的生物中恢复出可识别的DNA序列,这甚至连最近的非禽类恐龙都还差得远。

· 但是,这里有Hypacrosaurus软骨。在今年早些时候发表的一项研究中,中国科学院古生物学家Alida Bailleul(艾丽达·M·巴耶勒,中科院脊椎动物古生物学与古人类学研究所博士)及其同事提出,在该化石中,他们不仅发现了原始蛋白质和软骨生成细胞的证据,而且发现了与DNA一致的化学特征。

科学家发现新的恐龙DNA碎片,《侏罗纪公园》的场景有望成为现实

恢复这种古代的遗传物质将是一个重大的科学进展。古生物学家们致力于研究最近灭绝的生物,例如猛犸象和巨大的地面树懒,他们能够修改家谱,探索物种之间的相互联系,甚至对生物特征(例如颜色变化)有一些见解。来自非禽类恐龙的DNA将增加恐龙生物学的大量新信息。这样的发现也将确定遗传物质不仅可以在一百万年内而且可以在数千万年内被发现的可能性。化石记录不只是骨骼和脚印:它还包含将地球上所有生命联系在一起的基因记录碎片。

但首先,古生物学者需要确认这些可能的遗传痕迹是真实的。古代DNA的这种潜在破坏并不完全是侏罗纪公园的品质。充其量,他们的生物制造者似乎是无法读取的基因的降解残留物-分解的成分而不是序列的完整部分。尽管如此,这些远古DNA的潜在破坏程度要比化石记录中的下一个最接近的降解遗传物质痕迹要古老得多(几百万年)。

如果坚持下去,巴耶勒博士和她的同事们的发现将表明,生物的生化痕迹可以比以前想象的持续时间更久远。这意味着可能会有整个世界的生物信息专家才刚刚了解。“我认为这种例外保护确实比我们想象的要普遍得多,因为作为研究人员,我们尚未研究足够的化石,” 巴耶勒说。“我们必须继续寻找。”

问题是这些蛋白质和其他痕迹是否真的像它们看起来的那样。紧随巴耶勒的论文之后,并受到有关恐龙骨骼中生物分子代表争议的启发,由普林斯顿大学地球科学家梁仁兴领导的另一个团队最近报道了在Centrosaurus的一个相似的有角恐龙中发现的意外微生物。研究人员说,他们在骨骼内发现了DNA,但这是细菌和其他微生物谱系中从未见过的。

这种化石可以容纳不同于周围石头的细菌群落的发现使寻找恐龙DNA,蛋白质和其他生物分子的过程变得复杂。现代可能会覆盖过去,从而产生虚假的结果。“即使可以保留任何痕量有机物,”梁说,“识别过程与在大海捞针中找到针头一样具有挑战性,因此很可能导致潜在的错误结果。”

“现在,分子古生物学是有争议的,”巴耶勒说。第一个关键点是,当研究人员寻找古代生物分子的痕迹时,他们使用发明的技术来发现已被大量时间降解或改变的完整痕迹。最重要的是,仍然有很多专家不知道恐龙骨骼是如何从最近活着的动物的有机组织变成由矿物质硬化的化石的。“我们还没有弄清楚使用化学方法完成的分子化石的所有复杂机制。而且我们对微生物所扮演的角色的了解还不够。”巴耶勒说。例如,目前尚不清楚化石以外的现代微生物如何与骨骼中存在的微生物相互作用。

巴耶勒承认在研究恐龙骨骼微生物学时考虑以前未知的微生物形式很重要。但她建议,细菌不太可能进入软骨细胞并模仿其细胞核,以致研究人员会将微生物误认为是真正的细菌。然而,古生物学家和作家罗斯·巴内特说,“你永远不应当对自己的结果太怀疑”,虽然他没有参与上述两项研究。

科学家发现新的恐龙DNA碎片,《侏罗纪公园》的场景有望成为现实

巴内特说,正在进行的辩论中最大的困难之一是缺乏复制。古生物学以前曾经历过这个问题:在1993年电影《侏罗纪公园》上映之时,研究论文曾宣告了中生代恐龙DNA的发现。但当其他研究团队无法复制相同的结果时,这些主张后来被推翻了。即使自那时以来古遗传学的科学发生了变化,仍然需要多个实验室来确认相同的结果。巴尼特说:“如果可以从同一地点独立地向不同的实验室发送化石,加工自己的抗体,进行自己的染色并获得相同的结果,那才能使事情变得更加可信。” 对于某些特殊的恐龙保护论断言,这种合作尚未进行。

然而,分子古生物学正在继续寻找保存在古代骨骼中的线索,因此正在开发证据和方案的标准。“我希望有更多古生物学家或生物学家加入进来,” 巴耶勒说。“如果我们一起努力,我们可以更快地找到答案。”

即使最新发现的恐龙有机物被证明是错误的,这种努力仍可能会产生意想不到的好处。人们认为细菌群落参与骨骼的保存和矿物的替代,从而帮助恐龙残骸成为化石。梁说:“对过去生活在恐龙骨骼内部的过去微生物群落中的古代DNA的未来研究,可能会进一步揭示微生物在整个地质时期对骨骼变成化石和保存的作用。”

“这些问题非常棘手,”巴耶勒说。“但是,如果我们继续努力,希望我们能找出大多数答案。” 就目前情况而言,没有什么是一成不变的。


分享到:


相關文章: