科學家發現新的恐龍DNA碎片,《侏羅紀公園》的場景有望成為現實

系列電影《侏羅紀公園》裡,從“恐龍”血液中充血的蚊子體內提取DNA的概念即使在今天看來也是一個傑出的藝術構思。但是,其實這只是虛構的一個科學設想。近期,全球知名的科學網站--科學美國人發表的最新論文顯示,科學家們在發現新的恐龍DNA碎片上有了重要進展,這增加了探索恐龍遺傳學的可能性,但圍繞這一發現也引發了一些科學上的爭論。

科學家發現新的恐龍DNA碎片,《侏羅紀公園》的場景有望成為現實

隨著恐龍遺蹟的消逝,在地球上能找到這種微小的化石令人難以置信。它不像雷龍的股骨那麼大,也不像霸王龍的下顎那麼令人印象深刻。這個物體只是一個叫做“ Hypacrosaurus”的鴨嘴龍的頭骨上僅有很少的軟骨碎片,它死於 7000萬年前。但是它可能包含中生代時代從未見過的東西:恐龍DNA的殘留痕跡。

通常,遺傳物質不會持續如此長的時間,也不可能長期持續。DNA在動物死亡時開始衰變。2012年時的研究結果表明,生物體的遺傳物質退化的速度使其每521年將自身減半。這樣的速度意味著古生物學家只能希望從過去680萬年內曾生存和死亡的生物中恢復出可識別的DNA序列,這甚至連最近的非禽類恐龍都還差得遠。

· 但是,這裡有Hypacrosaurus軟骨。在今年早些時候發表的一項研究中,中國科學院古生物學家Alida Bailleul(艾麗達·M·巴耶勒,中科院脊椎動物古生物學與古人類學研究所博士)及其同事提出,在該化石中,他們不僅發現了原始蛋白質和軟骨生成細胞的證據,而且發現了與DNA一致的化學特徵。

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恢復這種古代的遺傳物質將是一個重大的科學進展。古生物學家們致力於研究最近滅絕的生物,例如猛獁象和巨大的地面樹懶,他們能夠修改家譜,探索物種之間的相互聯繫,甚至對生物特徵(例如顏色變化)有一些見解。來自非禽類恐龍的DNA將增加恐龍生物學的大量新信息。這樣的發現也將確定遺傳物質不僅可以在一百萬年內而且可以在數千萬年內被發現的可能性。化石記錄不只是骨骼和腳印:它還包含將地球上所有生命聯繫在一起的基因記錄碎片。

但首先,古生物學者需要確認這些可能的遺傳痕跡是真實的。古代DNA的這種潛在破壞並不完全是侏羅紀公園的品質。充其量,他們的生物製造者似乎是無法讀取的基因的降解殘留物-分解的成分而不是序列的完整部分。儘管如此,這些遠古DNA的潛在破壞程度要比化石記錄中的下一個最接近的降解遺傳物質痕跡要古老得多(幾百萬年)。

如果堅持下去,巴耶勒博士和她的同事們的發現將表明,生物的生化痕跡可以比以前想象的持續時間更久遠。這意味著可能會有整個世界的生物信息專家才剛剛瞭解。“我認為這種例外保護確實比我們想象的要普遍得多,因為作為研究人員,我們尚未研究足夠的化石,” 巴耶勒說。“我們必須繼續尋找。”

問題是這些蛋白質和其他痕跡是否真的像它們看起來的那樣。緊隨巴耶勒的論文之後,並受到有關恐龍骨骼中生物分子代表爭議的啟發,由普林斯頓大學地球科學家梁仁興領導的另一個團隊最近報道了在Centrosaurus的一個相似的有角恐龍中發現的意外微生物。研究人員說,他們在骨骼內發現了DNA,但這是細菌和其他微生物譜系中從未見過的。

這種化石可以容納不同於周圍石頭的細菌群落的發現使尋找恐龍DNA,蛋白質和其他生物分子的過程變得複雜。現代可能會覆蓋過去,從而產生虛假的結果。“即使可以保留任何痕量有機物,”梁說,“識別過程與在大海撈針中找到針頭一樣具有挑戰性,因此很可能導致潛在的錯誤結果。”

“現在,分子古生物學是有爭議的,”巴耶勒說。第一個關鍵點是,當研究人員尋找古代生物分子的痕跡時,他們使用發明的技術來發現已被大量時間降解或改變的完整痕跡。最重要的是,仍然有很多專家不知道恐龍骨骼是如何從最近活著的動物的有機組織變成由礦物質硬化的化石的。“我們還沒有弄清楚使用化學方法完成的分子化石的所有複雜機制。而且我們對微生物所扮演的角色的瞭解還不夠。”巴耶勒說。例如,目前尚不清楚化石以外的現代微生物如何與骨骼中存在的微生物相互作用。

巴耶勒承認在研究恐龍骨骼微生物學時考慮以前未知的微生物形式很重要。但她建議,細菌不太可能進入軟骨細胞並模仿其細胞核,以致研究人員會將微生物誤認為是真正的細菌。然而,古生物學家和作家羅斯·巴內特說,“你永遠不應當對自己的結果太懷疑”,雖然他沒有參與上述兩項研究。

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巴內特說,正在進行的辯論中最大的困難之一是缺乏複製。古生物學以前曾經歷過這個問題:在1993年電影《侏羅紀公園》上映之時,研究論文曾宣告了中生代恐龍DNA的發現。但當其他研究團隊無法複製相同的結果時,這些主張後來被推翻了。即使自那時以來古遺傳學的科學發生了變化,仍然需要多個實驗室來確認相同的結果。巴尼特說:“如果可以從同一地點獨立地向不同的實驗室發送化石,加工自己的抗體,進行自己的染色並獲得相同的結果,那才能使事情變得更加可信。” 對於某些特殊的恐龍保護論斷言,這種合作尚未進行。

然而,分子古生物學正在繼續尋找保存在古代骨骼中的線索,因此正在開發證據和方案的標準。“我希望有更多古生物學家或生物學家加入進來,” 巴耶勒說。“如果我們一起努力,我們可以更快地找到答案。”

即使最新發現的恐龍有機物被證明是錯誤的,這種努力仍可能會產生意想不到的好處。人們認為細菌群落參與骨骼的保存和礦物的替代,從而幫助恐龍殘骸成為化石。梁說:“對過去生活在恐龍骨骼內部的過去微生物群落中的古代DNA的未來研究,可能會進一步揭示微生物在整個地質時期對骨骼變成化石和保存的作用。”

“這些問題非常棘手,”巴耶勒說。“但是,如果我們繼續努力,希望我們能找出大多數答案。” 就目前情況而言,沒有什麼是一成不變的。


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