外星怪物会成为人类的灾难吗?

2019-10-16 08:03莫轩
科学Fans 2019年8期
关键词:外星染色体基因组

莫轩

我叫安生,是“恐怖”实验室前研究员,也是“外星生物探索”项目的前负责人。十多年前,我和我的伙伴们一起干了一件了不得的事情——我们从一份外星生物样本中提取了遗传物质,并进行基因改造,成功制造出一个人造外星生物!

更加了不得的是,后来,这只外星生物意识觉醒,从实验室逃脱了。逃脱时它还顺便带走了一个猎物——没错,这个猎物就是我,我被挟持了近十年,嘤嘤嘤……

你们根本不知道,在这十年间,在这样一个拥有极高智慧和极强生存能力的生物面前,我都经历了什么。庆幸的是,由于我在做基因改造时,赋予了它一个地球生物的躯体,以至于它的很多能力都无法施展,所以即使它想干什么坏事儿也常常失败。最后它只能将我释放,并无故消失,我不知道在有生之年还能否见到它(其实我一点也!不!想!)。

这个外星生物,就是我曾经在“恐怖”实验室参与项目的重点实验对象——硫葵。

硫葵来自哪儿

疑似外星生物

在距离地球约2500光年之外,位于天龙座有一个类太阳系——开普勒-90星系(Kepler-90 PIanetarv system)。目前,已发现其有八颗行星,是至今为止除太阳系外,已发现拥有大行星数量最多的行星系,所以它还有个“迷你版太阳系”的绰号。其中,编号为开普勒-90h的行星公转周期大约是一个地球年。政府早早便开始部署外星探索计划,并派出先遣队登陆开普勒-90h号星球一探究竟。

三十年前,我刚作为青年科学家被招募到“恐怖”实验室当研究员,由于对外星探索和外星生物有极强的兴趣,我加入“探索外星生物”项目组。有一天,项目组突然接收到一坨黑乎乎的东西,大家一点不敢怠慢,立马将它锁在了特制容器中。这是由宇宙探索小分队在岩质星球开普勒-90h号上采集来的疑似外星样本,而硫葵的大部分遗传物质正是来源于它……

考证生命的形式

地球上目前所有已知的生物都是由碳原子形成的骨架支撑起来的,我们称之为碳基生命。科学家提出,宇宙中除了碳基生命之外,还应该有其他诸如硅基、铁基以及硼基生命等。然而除碳基生命外,其他类型的生物似乎没有办法在有氧的环境生存,它们体内流淌着的很可能不是水,而是其他的液体,比如氨或者氟化氢。

当接收到这坨黑乎乎的“生物”后,我们所做的第一件事就是考证它可能的生命形式。根据外星探索分队的报告,开普勒-90h号星球表面平均温度大约为270K,大气压与地球相差无几,但是两极地区温度普遍在220K,有不少液氨形成的湖泊。地质中的元素含量与地球相差不大,但硼的含量要高出许多。我们据此推测,疑似外星样本最有可能是碳基生命,但也不排除是硼基生命的可能。

疑似外星生命的遗传物质?

疑似外星生物样品经过星际漫游和长时间保存,很多组织已经降解。我在那几公斤的样本中只找到几个似乎完整的细胞结构。显微镜下,我观察到细胞中似乎有类似地球生物染色体的存在,但只有一条。生物化学分析显示,该生物的遗传物质成分为核酸。我不禁纳闷,这个生物的染色体数量为何那么少?

染色体的数量跟生物类型有关,只有一条染色体的生物要比有多条染色体的生物低级。地球的生物极为多样,人类、动物、植物、细菌等少说也有上千万种。但是生物学家看来,上千万种生物大体只分为两类:一类是原核生物,只有一条染色体;另一类是真核生物,有多条染色体。

那么,疑似外星生物难道是最低级的原核生物吗?可是原核生物都是单细胞的,疑似外星生物顯然是多细胞的啊!而现存的单染色体高等生物几乎都是人造的,那么疑似外星生物莫非是外星人造的?

对多染色体生物来说,染色体的数量和生物高低等级关系虽然不大,但是对于生物进化还是有不少影响的。比如,在地球植物的进化史上,就发生过数次染色体数量加倍事件或称为全基因组复制事件,这些事件被认为是地球形成超过25000种鱼类和35000种开花植物的原因之一。

为了弄清楚这个神奇生物,我们试图复原它,为此我们计划一方面全基因组合成一条巨大的染色体,另一方面试图激活收集到的那几个残存的细胞。

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在澳大利亚有一种俗称杰克跳蚁的昆虫,也叫多毛牛蚁(Myrmecla pilosula),这种生物就只有一对染色体,而雄性个体只有—条染色体。

知识点一

单染色体高等生物于2018年被人类首次制造。酵母是最简单的单细胞真核生物之一,有16条染色体。2018年,科学家把酿酒酵母的16条染色体利用基因编辑和生物合成技术,融合成一条染色体。

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人类有46条染色体,刺猬有48条,鲫鱼有100条,草鱼也有48条,鸽子和蜜蜂都只有16条。

偶然制造出的外星怪物

生猛基因组

第一种方案我们直接交给仪器来做,主要是利用人工智能技术,分析样本的元素组成及化合物组成,并根据行星探索记录下的采集地点气候等因素模拟该生物的生活环境。

第二种方案就需要一些灵感的参与了。比如,20世纪初美国生物学家雅克·洛布用酪酸和高渗海水处理海胆的卯细胞成功得到海胆胚胎——我们需要这样的灵感来激活外星生物的残存细胞。所以我们尝试把其中一个残存细胞放置在人造细胞液中,并添加脂类等物质,同时将另一个细胞中残存的细胞核导入大肠杆菌细胞中。接着,一些意想不到的事情发生了:导入大肠杆菌细胞中的细胞核裂解开,释放出自己的染色体,并开始掠夺大肠杆菌的环状DNA分子中的核酸序列。

这一不可思议的现象只在地球上极少数动物中有发现,比如一类名为水熊虫(Tardigrade)的动物。这种生物简直像惊奇队长一样,可以在没有任何防护措施的情况下在外太空生存。2007年科学家把3000只水熊虫同卫星一起发射到地球轨道时,一只雌性水熊虫还在太空孵卯。它们能适应极端环境的一个重要原因就是它们的遗传物质DNA非常特殊

其体内高达六分之一的DNA都是从一些细菌中偷来的,或者说抢劫来的。因为水熊虫拥有一种名为基因水平转移的能力,能直接将掠夺的基因融合到自己的基因组中。或许,外星生物的基因组与水熊虫的基因组一般生猛?

令人惊喜的意外

虽然我和我的小伙伴们早已发现,外星生物的DNA能进行自我修复,但是还需要给它找一个合适的孵化器,让它发育。这个问题一度让我们的研究陷入停滞,因为智能机器人助手所提供的近1000种方案都无法成功产生胚胎。在此期间,我们替换了小鼠、爪哇蟾、斑马鱼、果蝇等动物的受精卯泡(去除细胞核的受精卯),就在我们几乎要放弃的时候,出现了奇迹——在实验中,我们将鸡胚中的全套基因组替换为人工合成的全套外星生物基因组。但是,其中一个培养箱的空调压缩机出现了故障,导致鸡蛋彻底坏掉了,产生了大量的硫化氢气体。硫化氢气体意外地刺激了囊胚的形成,但是由于外界条件影响,胚胎没有发育成成熟个体,最终死亡。

虽然结果还是失败,但这对我们来说已经足够了,硫化氢既然能刺激外星生物胚的发育,那这种生命跟地球上的硫细菌或理论中的硼基生命必然有一定联系。

为此,我们根据猜想,设置了无氧、低氧、正常氧浓度和高氧浓度四种主要条件,再加上硫化氢气体、液氨、氨水、氟化氢等各种组合条件,试图激活胚胎发育。最终,在低氧条件下的氨水混合液中,我们成功培育出完整的外星生物幼体。由于它是硫化氢“熏”出来的,我们称它为:硫葵。

“小胖子”诞生记

小硫葵全身橙色,似乎可以进行光合作用,善游泳。我们很长一段时间一直以为它是水生动物,但是等到第二周的时候,它忽然爬了出来,固定在培养箱的顶上,表面缓慢形成黑褐色固体片状物质,一周以后形成一个黑褐色的蛋。这难道就是我们能用鸡蛋把它孵化出来的原因吗?

又过了一周,蛋裂开了,蹦出一个“小胖子”。在蹦出来的时候,“小胖子”落到了液体中,竟然意外地开始挣扎。这一幕被监控机器人捕捉到,并成功将“小胖子”捞了起来。但是,它并不能适应地球上正常的氧浓度,出现衰弱的症状。另外,“小胖子”似乎着急出来,呼吸系统并未发育完善。为了让它能够正常地在地球环境中生长,我们利用液体通气技术,将一定合氧量的碳氟化合物灌入“小胖子”的体内。“小胖子”似乎对这种化合物意外地喜欢。

十周以后,“小胖子”长大了。

知识点二

液体通气(Liguid vention)听起来可能像是科幻故事里的情节,但它却在詹姆斯·卡梅隆1989年执导的科幻影片《深渊(The Abyss)》里起着重要作用。具体做法是用含氧的碳氟化合物代替空气,为机体提供氧气。

硫葵——一个人工复原的外星怪物

外观

十周大的小硫葵身高50厘米,体重为50斤,脑袋与身体几乎直接连在一起,没有脖子。有类似人的五官。下巴处有个可收缩的外骨骼,可以将嘴完全遮住。口中可喷射酸性液体,酸性极强。鼻口很大,但是鼻梁却几乎没有。眼睛如同黑色晶石,偶尔还会闪着蓝色的荧光,不过由于它整个脑袋都是黑的,这对眼睛不仔细看还真找不到。哦,对了,它没有头发!此外它的身体有四肢和指(趾)的分化,有手指四个,可伸展,指甲厚而锋利。手掌处可伸出类似海葵触手的组织,触角其五对。大概样子类似于游戏DotA中的山岭巨人,只不过身披灰黑色盔甲。成分分析显示,这层外壳的成分主要为碳化硼。这是一种硬度与金刚石相当的物质,2017年诺贝尔奖获得者Frances Arnold教授領导的团队首次通过生物合成碳一硼键。而我们的小硫葵已经能够自身合成碳化硼并形成坚硬的外壳了。在发育到第十二周时,我们在硫葵的背部发现了类似翅膀形态的结构。二十周时,翅膀完成分化。翅膀其一对,不展开时,完美贴合在后背上,长度和宽度也与整个后背尺寸相当。翅膀的颜色也近似于黑色,有金属光泽,看起来类似某种黑色晶体,但成分分析显示这是一种未知的新型化合物。

生理、生活以及行为特性

智能机器人实验员对小硫葵进行了全方位系统性的生理测试,并发现它有类似于地球生物的应激反应,甚至还有神经系统以及类似于脑的结构。但是,由于小硫葵外壳坚硬,我们没有办法将其解剖开进行确认,甚至没有办法抽取它体内流动的血液(如果它有的话)。智力测试结果显示,小硫葵拥有极高的智商。在智能机器人给我们的完整版测试报告中,我发现机器人直接将小硫葵的生物安全级等级定为:4级!

另外,报告中称小硫葵身披的硬甲可以抵挡普通枪械的射击,本体可作为潜在攻击性极强的战争武器,而且还有很多其他未知的技能。随后,报告被发送到了实验室高层。

我没有办法阻止机器人,因为它的分析是理性的——人类的好奇心驱使着人们去探索未知,但人们最怕的似乎也是未知。

随后发生的事件似乎印证了机器人的判断。

外星怪物劫持人质事件

逃跑事件

实验室高层在收到报告之后的第二周给我们实验小组发来一封密函,大意是需要我们的人带着小硫葵去一个由军方牵头的秘密试验基地,去研究将它军事化利用的可能性。但这时意外却发生了,在即将带着小硫葵转移的前一天,实验室高强度玻璃幕墙被它喷射的酸性液体腐蚀,它伸开翅膀以最大速度冲撞被腐蚀的区域,逃了出去。我当时正在离它不远的地方,还未缓过神就已被它抓住飞往附近的货运电梯。我被这一幕惊呆了,完全说不出话来。等我想起要呼喊时,我看到硫葵的眼睛,仿佛它正在威胁我说:“不要喊!不然你会死得很惨!”

我被当时的情景彻底震惊了,这是一种恐惧与兴奋混合的情绪——恐惧的是我被挟持这一事实,兴奋的是我们制造出了外星智能生物!货运电梯从地下直通实验室楼顶的直升机停机坪,在电梯门开的那一刹那,硫葵抓着我,飞了出去。

我永远都忘不了“恐怖”实验室周边的夜景!因为自那夜之后,我开始了长达十年的漂泊,每天面对的也只有山峦、树木以及被硫葵逼迫着鼓捣一堆废旧的电子设备零件。它似乎想要尝试联络某处。

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