打造真实的侏罗纪世界

2016-03-11 17:49方陵生
大自然探索 2016年2期
关键词:猛犸猛犸象复活

方陵生

随着最新的《侏罗纪公园》电影系列走上荧屏,喜爱恐龙的读者大概会冒出这样一个想法:我们能否让那些生活在侏罗纪时代的庞然大物——恐龙死而复生呢?

1.如何复活灭绝动物?

几十年来,受到热捧的恐龙一直在吸引着人们的眼球,并激发了关于恐龙的许多想象,最异想天开、最具挑战力的想法就是让恐龙复活。

《侏罗纪公园》的创作者迈克尔·克赖顿提议,我们可以从琥珀里保存完好的吸血昆虫体内获得恐龙的DNA。好消息是:琥珀(变成化石的树液)里有时确实能将一些生活在远古时代的昆虫化石完好地保存下来;坏消息是:我们无法通过这种方式获得可用的DNA。问题在于受到了DNA分子半衰期的限制。

DNA复杂而又脆弱,随着时间的推移会渐渐毁损,变得越来越难以读取。丹麦哥本哈根大学和澳大利亚莫道克大学的一个研究团队研究发现,在521年的时间里,DNA的一半会变成无用的碎裂片断,剩下的再过521年又会有一半会破坏掉,以此类推,直到DNA完全损坏掉。这意味着,经过150万年的漫长岁月流逝,不会再有任何可读取的DNA片断存在,这个时间还远不如我们要复活的600万年前恐龙的年代那么久远。另外,英国曼彻斯特大学的一个研究团队对从琥珀中获取恐龙DNA的做法进行了尝试,结果发现琥珀中的恐龙DNA的破坏速度比正常情况下更要快得多。

但如果是复活较近时期内的灭绝动物,还是有希望的,例如20世纪初消失的袋狼,甚至是5000年前被埋在西伯利亚永冻层中的猛犸象也有可能被复活。研究人员不仅发现了这些动物可以利用的DNA,而且还找到了可作为这些动物代孕母亲的近亲物种。事实上,澳大利亚新南威尔士大学的迈克尔·阿奇尔认为,复活袋狼的可能性非常大。他说:“随着合成生物学技术领域内的技术日益加速,我认为在未来20年里复活袋狼大有希望。”

尽管目前已有两个复活猛犸象的研究项目,但还是有人认为,我们永远无法克隆出一头猛犸象来。还有的科学家则持谨慎乐观的态度,如美国加州大学分子进化学助理教授贝丝·夏皮罗。她解释说:“这要取决于你所期盼的复活猛犸象是什么样的。如果一头亚洲大象的基因组里含有少量猛犸象基因,或插入的少量猛犸象基因取代了亚洲象原来的基因,如果有了猛犸象基因的亚洲大象能够在冰寒地带生存下来,如果你可以接受事实上这就是猛犸象的复活,那么要不了多久复活灭绝猛犸象的梦想就可以实现了。”

复活灭绝猛犸象的最大挑战不是基因排序和DNA重组,也不是对大象进行基因编辑让它看起来更像猛犸象,而是其后的一些步骤:将发育中的胚胎植入代孕母亲体内,长到足月生下来,然后抚育新生幼兽长大。不仅我们还不知道如何解决这类难题,而且还存在着一些伦理道德上的困惑。

如果我们能让这些灭绝动物复活,那是非常振奋人心的。但即使如此,也不可能会出现像电影中所描绘的侏罗纪公园里的情景。对于复活灭绝动物,人们最感兴趣的显然是让恐龙复活,复活恐龙目前看来不可能,科学家提议可以先打造“简化版”的恐龙,很可能是现有物种与恐龙基因杂交后的产物。

首先,我们要物色某个“恐龙后裔”物种,比如,某种大型鸟类。然后,科学家可以通过基因工程方法,从中筛选我们所知道的,或者我们所推测的拥有恐龙特征的一些基因。通过这种方法复活的“恐龙”,可能其外形和行为都很像远古时候的霸王龙,但事实上它并不是真正的霸王龙。

CRISPR,是一种短基因序列,是细菌用来抵御病毒侵袭和躲避哺乳动物免疫反应的基因系统,它们通常与一种叫作Cas的酶结合在一起构成CRISPR-Cas系统。这一系统天然存在于细菌中,是细胞用于抵抗病毒入侵的一种机制。科学家在过去几十年时间里研究发现,CRISPR-Cas系统可用于精确剪辑基因物质,可在恐龙基因重建的科学与幻想的世界里大展身手,是基因剪辑工具箱里不可缺少的一部分。

如此创造出的与恐龙相近的动物有价值吗?有专家认为,我们对恐龙所了解的一切都来自对恐龙骨骼化石的研究分析,更多的都只是我们的猜测而已,谁又能说我们创造出来的类恐龙动物与真正的恐龙有什么不同呢?目前我们对恐龙的了解都只是一些支离破碎的片断,通过恐龙杂交基因工程,研究人员可探索真正恐龙的模样与行为究竟是怎样的。

但是并非所有专家对成功复活恐龙都抱有很大希望。英格兰布里斯托大学研究脊椎动物的古生物学家迈克尔·本斯顿教授认为,各种现实因素都将成为复活恐龙的巨大挑战。他说:“研究人员可以通过剪辑和插入DNA片断进行逆向DNA基因工程改造,但谁又能提供任何一种恐龙DNA基因图谱的样本呢?那为什么我们要费尽心思去复活恐龙呢?如果可以成功,通过DNA复活生物体的技术将具有更重要的意义,例如,可进一步开发研究了解人类疾病,或解决人类食物问题等。”

夏皮罗对此更有信心。她说:我们已经破译了50多种鸟类,以及一些种类鳄鱼的完整基因图谱。利用这些数据,通过模拟物种进化史上基因变化的计算机模型,我们可以重建鸟类共同祖先最可能的基因序列和变化轨迹,让复活出来的动物与它们的共同祖先具有最大的相似度。当然,目前来说这还只是一种思想实验,还是科学家大脑里的构思。

虽然复活古生物的技术目前还不可能实现,但基因技术的快速发展意味着,也许在未来50年里我们真的可以实现这样的梦想。以我们人类对恐龙的喜爱,又如何能够抵御复活这种远古动物的诱惑呢?

最近发现的冰封的幼体猛犸遗骸。因为保存环境极佳,这具遗骸保存得非常好,仿佛还在啼哭。

如何复活猛犸象?

通过科学家的不懈努力,如今超过70%的猛犸象基因序列已被成功解码,这让我们看到了让猛犸重返世界的希望。虽然仍旧困难重重,但最新的生物技术、猛犸象与现存大象之间基因的高度相似,为我们提供了数个实验的方法。

方法1:用猛名犸精子为现生大象进行体外受精

从冰冻的猛犸遗骸中提取精子。

用猛犸精子为现生大象的卵子进行体外受精。

将受精卵植入母象体内。

得到半猛犸半象的混血象。

以混血象来进行逆代杂交,逐渐选育出接近纯种的猛犸。

方法2:通过冰冻的猛犸体细胞进行克隆

从冰冻的猛犸遗骸中提取细胞核。

将提取的细胞核替换现生大象卵子中的细胞核。

通过化学或电刺激促使卵细胞分裂。

将开始分裂的卵细胞植入母象子宫内。

如果母象成功受孕,将孕育出小猛犸。

方法3:通过完整的猛犸基因序列进行克隆

通过方法2中的相应步骤进行克隆。

首先须得到完整的猛犸基因序列,接下来有两个方案:

通过基因技术重建猛犸的基因长链。

将基因长链排列到染色体中。

将猛犸染色体封入人造核膜中。

将现生大象基因中40万处与猛犸不同的地方逐一修改。

将现生大象的皮肤细胞重新编码成为胚细胞。

将修改后的大象基因植入胚细胞。

2.如何饲养恐龙?

即使我们有了恐龙的DNA,让它成长为一头成年动物的过程也是极为复杂的。古生物学家约翰·吉解释说:要让它顺利长大,首先要将DNA完整地组合起来。DNA的许多部分与叫作组蛋白的蛋白质复合物缠绕在一起,而它们的缠绕方式对生物体发育过程中的基因状态有着很大的影响,例如基因是否开启,以及何时开启等。

吉博士补充说道:最重要的是,胚胎的早期发育阶段取决于母体留在卵子上的化学因子,卵子内是否有合适的化学因子,以及是否位于合适的基因位置上都是非常重要的。我们无法获得新鲜的恐龙蛋,只好用鳄鱼蛋或鸟蛋来代替,科学家们对鸡蛋了解最多,也许我们可以从鸡蛋开始着手。

幸运的是,并非所有恐龙的体型都像暴龙那么庞大,事实上许多种类的恐龙体型都很小,有的就像普通的鸡那么大,我们可以先从小的开始实验,而不是试图一下子就搞出个大家伙来。说到复活动物的养育问题,我们必须考虑物种间的差异。

我们知道有些恐龙在筑巢和孵化行为上与鸟类十分相似。我们还知道,处于繁殖活跃期的雌性恐龙的骨骼会经历再次重塑,以给蛋壳和胚胎提供更多的钙质。因此,至少在某些情况下,鸟类和恐龙的行为非常相似。但是恐龙是一个多样化的大家族,很可能它们有许多不同的繁殖习性,有的恐龙父母会全程看护产下的蛋,而有的恐龙在巢中产完卵后就丢在那里再也不管不问了。

3.如何管理恐龙园?

如果真的将恐龙复活,如何管理恐龙园是一件让人头痛的事。既要让游客们能够尽可能近距离地观赏恐龙,又要让恐龙生活得安全又快乐,这是恐龙保护区管理人员的责任。

管理庞大恐龙的挑战与照料其他一些大型哺乳动物所要面对的困难惊人地相似。例如,一头成年雄性非洲大象可重达7吨,与一头暴龙的体重相当。而一些食草恐龙,如属于蜥脚类的梁龙,体重是暴龙的三倍,但它们的动作却要迟缓得多。因此它们带来的麻烦要比速度更快的捕食类恐龙要少得多。在实际管理实践中,恐龙可以像其他一些大型动物一样,圈养在传统的水泥和岩石构成的围栏里。英国西米德兰野生动物园的鲍博·劳伦斯指出,动物管理最关键的是要理解某个特定物种的社会族群的特点,例如,有的动物族群对雄性比较宽容,有的动物族群却只允许留有一头成年雄性动物。

如果是后面一种情况,群体中会出现争斗,落败者在试图逃离群体时会冲击围栏,造成安全隐患。而我们对恐龙社会的族群了解甚少,因此,防患于未然,避免它们逃出围栏,保障环境安全是极为重要的。

圈养大象的围栏通常都会带电,但劳伦斯指出,这种做法不但有些残忍,而且比较聪明的动物还会想办法破坏这种防护屏障。例如,大象会用树枝让电网短路,此外电气装置本身也会出现技术故障。为防止恐龙的大力冲撞,高墙铁栅栏肯定是不能少的。圈养大象的栅栏最低建议高度为2.5米,如果是比大象还要高的恐龙,围栏的高度也要相应加高。

对于一些体型较小的捕食类恐龙,如迅猛龙,劳伦斯建议可设计与狼舍相仿的围栏,以防止跳跃能力像狼一样强的恐龙跃过栅栏。

劳伦斯建议可将恐龙园建立在一些采石场的旧址,如英格兰肯特郡被废弃的白垩矿场,矿场周边深达30米,完全可以防止恐龙出逃,这样的恐龙园对游客也很有吸引力。这比利用某个岛屿来养恐龙要安全多了,因为我们并不知道这些恐龙会不会水,水性有多好。劳伦斯解释道:“如果我们不知道这些家伙实际上是会游泳的,就会给我们带来大麻烦,如果我们想利用岛屿将它们圈养起来,它们可能会在24小时内全部逃之夭夭。”

对于一些体型更小的恐龙,现有的养鸟笼舍就很适合。一些体型较小长有羽毛、体型与乌鸦和鸽子差不多大小的恐龙,完全可以养在鸟类饲养场的鸟舍里。

至于袋狼,可与养育其他一些大型动物的方式相类似。需要考虑的一些问题大致都是一样的,从最优化的基因多样化到气候适应性驯化,到以后放归大自然中自然栖息地的选择等。对于一些动植物来说,驯养合适的物种成为人类的伴侣也是一种保护措施。如果当年袋狼是作为人类的宠物养在澳大利亚塔斯马尼亚岛上的,那么今天袋狼灭绝的悲剧就不会发生了。这是一个值得记取的教训,过去人们总有一种错误的看法,认为野生动物只有生活在荒野环境中,远离人类才是最安全的。

当然,生活在人类圈养环境中的动物也要付出一些代价,比如会失去一些自由,但一些条件较好的动物园和野生动物保护地,也能给动物带来许多好处,可以让它们快乐健康并安全地成长与生活。而恐龙的饲养,在一开始可能会比较麻烦,因为我们对它们的了解实在太少,对于恐龙的行为和习性都只是想象和猜测而已。

就拿雷克斯暴龙来说,由于这种恐龙拥有非常强有力的上下颚,多年来人们一直认为它是一种凶猛的猎食动物。但一些考古学家研究分析后提出,这种恐龙其实像鬣狗一样,是一种食腐动物,主要以别的野兽猎杀猎物的残骸为生。这两种理论都有相关证据支持,因此关于恐龙,我们要面对许多不确定因素。

同样还有证据表明,雷克斯暴龙还是一种同类相食的动物。假如经过科学家多年辛苦工作成功复活了某种恐龙,结果它们却将自己的同类吃掉,这就太遗憾了。同样,根据化石记录分析,与哺乳动物相比较,恐龙不太容易感染疾病,但真相如何,谁又能知道呢?

对于一些体型非常庞大的动物来说,一次性将大量食物送进圈养栅栏内,也是一个问题。例如,雷克斯暴龙一天需要4万卡路里热量(1大卡=4.1868Kj),相当于吃掉一头大山羊。虽然它们主要是食腐动物,但没有理由对现代动物的肉不感兴趣。因此,圈养雷克斯暴龙的设施应该有严格的事故防范机制,送食过程应避免管理人员亲自进入栅栏内。

一些体型较大的食草恐龙,如梁龙,它们的食谱可能包括蕨类植物和树的嫩叶,如何为它们提供合适的食物是一个需要考虑的问题。我们可以想一想,大熊猫对于食物是如何的挑剔,非嫩竹它是不吃的,如果恐龙对于食物也这么挑剔呢?但无论适合它们口味的植物究竟是什么,有一点是可以肯定的,它们需要的食物量极为庞大,也许每天需要半吨食物。因此,恐龙的食物供应将是一个很大的挑战。但是至少,管理人员进入这些草食性恐龙的围栏内,安全风险会小得多。

但是由于我们对恐龙的认知实在有限,所有这一切,目前还都无法确定。这也是为什么目前不能复活完美的恐龙,哪怕能够创造出与现代动物杂交的恐龙,也能让古生物学家对侏罗纪和白恶纪时代恐龙的生存图景有更多更深刻的了解。

4.如何设计、修建恐龙栖息地?

我们往往将恐龙看作是一个动物族群,但实际不是。恐龙时代经历了从侏罗纪(2亿年前至1.45亿年前)到白垩纪后期(1亿年前至6600万年前)的漫长历史时期,先是有了像梁龙这样的大型食草类恐龙徜徉在地球上,后来又有雷克斯暴龙和迅猛龙这样的肉食性恐龙称霸地球。所以毫不奇怪,它们的栖息地环境也是变化多样的。但总的来说,它们都需要一个温暖湿润的气候环境,需要大量针叶林和蕨类植物等自然资源。

但是,并非总有合适的气候环境来适应动物,如果有了适当的冬季保护措施,动物也能逐渐适应寒冷的环境。例如,来自非洲的动物在英国野生动物园里也能舒适地生存下来。恐龙同样也会拥有这样的适应能力,虽然这些都需要通过目前生存在世界上的一些动物来做一些实验。考虑到这一点,最早的恐龙园必须要有严格的管理措施和大范围的环境调试。如此看来,恐龙园建在何处并不很重要,重要的影响因素还是所需要的庞大的资金投入。

恐龙适应能力的关键在于它们究竟是冷血动物还是温血动物,或者是像鳄鱼那样介于冷血与温血之间的动物。完全温血的动物能够适应多种气候环境,而冷血动物则需要比较适宜的温度才能够兴旺繁盛。虽然我们已经排除了恐龙是冷血动物的可能性,但目前我们仍然不能肯定,像雷克斯暴龙这样的恐龙是拥有完全的温血机制,还是介于冷血与温血之间呢?要确定这一点,也许唯一的办法还是实验。

5.我们如何参观恐龙园?

花费巨大人力财力打造出来的恐龙世界将吸引大量的游客,并为游客提供最好的“侏罗纪时代”场景的体验,专门设计的“参观墙”可让游客通过最佳视角来观察恐龙活动,同时保障恐龙园内动物和参观游客的安全。在未来的“伊甸园工程”中,游客既可以观察虚拟机器人游历恐龙园的情景,也可坐在全透明的游览工具飞行舱里,从空中俯视恐龙园全景和恐龙活动场景。

如果复制恐龙梦想成真,可以想象得到,还会产生更多的衍生行业。当然,饭馆供应猛犸象肉食物或恐龙汉堡包显然是不太可能的。但利用复活恐龙的DNA技术,在实验室里生产出猛犸象肉或恐龙肉来,还是可能的。游客们可以一边品尝珍贵的猛犸象肉或恐龙肉美食,一边喝着化石燃料啤酒酿制公司出产的啤酒,据称这种啤酒是用化石中分离出来的4500万年前的酵母菌株研制酿造的。

能发出叫声的恐龙玩具很受欢迎,但实际上我们根本不知道恐龙的叫声是怎样的。事实上,我们在电影或编录片中欣赏到的恐龙吼叫声,都只是借用了生活在现代的一些动物的叫声而已。古生物学家菲尔·桑特尔甚至推测,恐龙可能是根本不发声的,他作出如此判断是因为,恐龙的两种后代物种,鸟类和鳄鱼,有着完全不同的发声机制,显然这两种发声机制都不是它们的恐龙祖先遗传下来的,恐龙可能不具备这两种发声系统中的任何一种。

恐龙的话题历久不衰,恐龙的故事吸引着几代人,电影《侏罗纪公园》里一些凶猛的恐龙给我们留下了既刺激又如梦魇般的可怕印象,我们在为恐龙魅力所沉迷的同时,恐怕还需三思一下:要不要与这种可怕的生物近距离接触呢?

谁来打造恐龙园?

以下人物虽然没有真正参与到创建真正恐龙园的事业中去,但他们都是复活恐龙所需要的人才类型。

远古DNA研究专家

贝丝·夏皮罗博士

要复活恐龙,我们要通过逆向基因工程,尽可能多地寻找和发现恐龙DNA。作为远古DNA研究专家,夏皮罗是打造真实恐龙园所不可缺少的人才,夏皮罗已经有了一个逆向基因工程的研究计划。

古生物学家

米切尔·本顿

如果没有恐龙方面的专家,我们可能什么也干不了。恐龙研究科学家能够帮助我们发现恐龙的遗骸,尽可能多地增加我们对恐龙的了解。通过了解恐龙的生命周期及生活习性,成功养育恐龙的机会也将会大得多。

复活灭绝动物专家

迈克尔·阿奇尔教授

阿奇尔和他的研究团队正在探索复活灭绝物种的实际可行性。目前的研究重点是近期灭绝的哺乳动物,而打造真实“侏罗纪公园”的梦想可能还需要更长时间。

恐龙复活计划支持者

克莱夫·帕尔默

这位特立独行的澳大利亚采矿业亿万富翁,是恐龙复活大计的热情支持者,如此雄心勃勃的计划需要庞大的资金投入。据澳大利亚媒体称,帕尔默先生已表达了对克隆恐龙的极大兴趣。

野生动物保护者理

查德·布兰森

创立了维珍集团的布兰森先生在南非乌鲁萨巴与克鲁格国家公园相毗邻的地方,拥有一个私人野生动物保护区。对野生动物保护充满热情的布兰森将成为创建真实恐龙园的理想候选人。

猜你喜欢
猛犸猛犸象复活
火星上复活的猛犸象动物园首次开放
巨人复活转
冻土下的猛犸坟场
中国猛犸古象,从北方冰原走来
冰原巨兽猛犸象
黑足雪貂复活记
冷冻人复活后会怎样
被人痛骂后如何满血复活
26