智利科学家找到了一种再现恐龙特征的方法。在一个“逆向演化”实验中,研究者操纵鸡的基因诱导生成了类似恐龙腿骨的结构。
作为鸟类的祖先,恐龙下肢具有一根管状的腓骨,一直延伸到脚踝处。经过漫长的演化,今天鸟类体内的这根腓骨已经退化变短,形态变得尖细。
腓骨是小腿中靠外的骨,鸟类的腓骨在演化中变得比旁边的胫骨要短,并且不再与踝骨相连。有研究指出,鸟类在胚胎阶段会首先发育出一根管状的腓骨,类似恐龙化石中腓骨的结构。随着发育的进行,这根腓骨长成尖细形状,并且随着胫跗骨的生长,它的位置挪到了胫跗骨的后方。为了理解这一转变过程,巴西科学家博特略(Joao Botelho)对演化过程进行了逆转。
通常情况下,骨骼的骨干部分比两端更快成熟,会首先停止细胞分裂。但是,在智利大学研究者亚历山大·瓦尔加斯(Alexander Vargas)的实验室中,博特略通过实验发现,腓骨下端在发育初期很活跃,之后才停止细胞分裂,结束生长。
为了获得类似恐龙骨骼的长骨,研究者抑制了一个名为“印度刺猬”(Indian Hedgehog,ihh)的基因,使鸡保留着管状的腓骨。此时这根腓骨变长,而且连接着脚踝,就像恐龙一样。
研究者认为,这个导致腓骨生长受阻的早期突变,很可能是因为脚踝中的跟骨而引起的。在鸟类中,跟骨挤压着腓骨的下端,有时甚至会让人以为二者是一块骨头。研究者推测,腓骨下端可能收到了与骨干处类似的信号。
通常情况下,跟骨和腓骨最终会分开,但是在实验获得的“恐龙鸡”中,这两块骨结合在一起。而且,研究者称,跟骨强烈地表达PthrP基因,而正是该基因允许了骨骼末端的生长。
在长有类似恐龙骨骼的鸡体内,研究者发现其胫骨比正常的鸡短得多,这表明腓骨—踝骨的连接阻止了邻近的骨长得过大。研究者表示,这些发现于化石记录中的演化模式是吻合的。
事实上,这并不是博略特第一次在鸡身上表现出恐龙的特征。较早的实验中,研究者对鸟类可以翻转的脚趾进行了“逆向演化”,获得了像恐龙一样无法翻转的脚趾。耶鲁大学的一个实验室还通过操纵基因表达,获得了类似恐龙口鼻的结构。
尽管科学家已经证明演化特征能够被复原,但他们表示,我们没有必要担心类似侏罗纪公园那样的项目。“这些实验关注的是个别特征,是为了验证具体的假说,”瓦尔加斯说,“我们不仅对鸟类的发育有了很多了解,而且对恐龙到鸟类演变的研究也有了很多进展,从化石记录中可以发现许多信息。这些很自然地引出了许多关于发育演化的假说,并且可以在实验室中对这些假说进行验证。”
鸡和恐龙是近亲?恐龙有可能在10年内复活
恐龙真的可以被人类复活吗?目前,美国蒙大拿州立大学科学家詹姆斯-霍纳指出,真实版的《侏罗纪公园》可能在未来10年实现。
霍纳表示,现代鸡和所有鸟类都携带着大量恐龙DNA,虽然恐龙已灭绝消失,但恐龙秘密代码仍存在着,这些恐龙DNA数量可能多于恐龙化石记录中的DNA。
鸡翅膀变成恐龙肢体
近期,霍纳在他的蒙大拿州立大学实验室对鸟类DNA进行实验修改。据悉,他是科幻电影《侏罗纪公园》的技术顾问。他指出,这部电影描述科学家通过完整化石DNA恢复恐龙是不可能的。DNA包含大量分子,是由数万亿个片断构成,通过化学过程结合在细胞核中,当细胞死亡时,其化学过程关闭,这些分子非常脆弱,开始崩溃瓦解。同时,这一过程发生时间很短暂,我们不必考虑数百万年之后如何利用DNA化石复活恐龙。
2010年发表的一篇论文阐述了大约每过521年,恐龙化石中能被人类获得的遗传信息就少一半。这意味着,一块8000年前的化石可测的DNA含量是一块600年化石的二万分之一。
在最新一部《侏罗纪世界》中亮点是Indominous rex,这是一种新型转基因恐龙,它结合了多个恐龙物种和其他动物的基因。这与实验室培育鸡恐龙相差甚远。霍纳表示,培育贵妇犬大小的霸王龙并未易事,更何况是培育体型庞大的新型转基因恐龙。
霍纳说:“我们可以让鸟类具备恐龙的牙齿,正如前不久耶鲁大学和哈佛大学研究小组进行的逆转基因实验使鸟喙与类似恐龙的嘴部结合在一起,我们主要是将鸡的翅膀转变成为恐龙肢体。”
之前,有科学家认为,基于化石证据表明,一半以上的恐龙类群有羽毛,理论上可推测没被挖掘、发现的恐龙大部分也有羽毛,“恐龙长羽毛也许是普遍的现象。”
不像电影中那么狡猾
在科幻电影中,迅猛龙经训练成为公园的猎犬,而体型较大的Indominous rex被描述为非常聪明狡猾,以上情况在真实恐龙育种方案中能否真实出现呢?
霍纳指出,关于恐龙的智商,我们了解得并不多,我们是哺乳动物,我们思考问题的方式是自然界最智能化的,到目前为止人类思维方式或者信息处理方法绝对超越其他动物。Indominous rex是一种新型转基因恐龙物种,它混合了其他动物的特征,显然我们的智商如果超越了这几个物种,便能超越Indominous rex。未来我们培育微型恐龙可能需要大概10年时间。
猛犸象能否复活也一直备受关注。人类从残骸中提取完整的DNA信息的希望更大,同时猛犸象与现代象的亲缘关系更高,复活的希望也更大。
美国科学家未来将培育长有尾部的“鸡恐龙”
目前,美国洛基古生物学博物馆、蒙大拿州立大学杰克-霍勒(Jack Horner)博士正在培育具有恐龙特征的鸡,例如:长着较长的尾巴,预计未来十年之内将真实培育出小型恐龙。
霍勒说:“我们不太可能使用恐龙DNA使它们复活,因此培育‘鸡恐龙’进行替代。侏罗纪公园建立的前提是复活恐龙,我们知道这并不可能。我曾多次尝试从恐龙体内提取DNA,但总是失败,这可能也是一件好事,因为DNA分子数量巨大,它们并不是很稳定。”
霍勒教授开始着眼逆向基因培育,试图培育“鸡恐龙”。他描述鸟类是“活恐龙”,因为它们携带恐龙DNA,是最接近恐龙的现代存活物种,我们可以着眼于历史进化途径复活恐龙。
我们对鸡胚胎进行了改良,并确定哪个发育阶段特殊基因处于开启和关闭,试着孵化出来的小鸡长有较长的尾部。培育鸡恐龙有4个要素,它必须有牙齿、长有嘴而不是喙、长有较长的尾部、有前肢和爪子而不是翅膀。
上世纪90年代,美国威斯康星大学曾进行实验使鸡长出牙齿,当时第一部《侏罗纪公园》面世。这是“第一代牙齿”,硬度较低,但超过鸟类角质喙,目前这项研究朝向培育鸡恐龙迈进了重要的一步。
霍勒博士指出,就在几个星期前,哈佛大学和耶鲁大学研究小组能够培育出颇似恐龙嘴部的小鸡。他们发现一种基因的开启和关闭,决定着小鸡嘴部的结构。但是对鸡进行基因改良,使它们长出尾部需要较硬的结构,因为需要添加椎骨使它们形成尾部。
美科学家研究鸟类喙部进化:鸡可长出恐龙嘴
据报道,鸡长出“恐龙嘴”,而不是喙,你会相信吗?这种听起来不可思议的稀奇事,不仅仅是真事,而且还是美国耶鲁大学和哈佛大学科学家的重要研究成果。耶鲁大学和哈佛大学科学家通过实验,让鸡的胚胎长出了奇特的“恐龙嘴”结构。不过,鉴于伦理等方面原因,科学家尚未计划孵化真正的“恐龙鸡”。科学家们的研究成果发表于《进化》杂志之上。
一般认为,大约在6500万年前,一颗小行星撞上地球。这次小行星撞击事件导致大量物种灭绝,其中包括几乎所有的恐龙物种。个别恐龙物种幸运地逃过了这次大灾难,并通过进化艰难地生存了下来,这就是我们如今所认识的鸟类。
鸟类是由恐龙进化而来,这一观点从19世纪起开始出现,当时科学家们发现了早期鸟类始祖鸟的化石。根据化石来看,它有翅膀和羽毛,看起来也有些像恐龙。化石年代越新,看起来越像鸟类。但是,这些早期的鸟类看起来与现代的鸟类并不相同,特别是它们没有喙部,而是长有“猪嘴”结构,与它们的恐龙祖先很像。
为了弄清楚这一结构是如何变化的,美国耶鲁大学和哈佛大学科学决定开展相关实验,他们通过分子处理技术,复制了鸡的喙部生长过程,从而让鸡的胚胎长出了“恐龙嘴”和上腭,这与迅猛龙等小型有羽恐龙很相似。他们的研究成果发表于《进化》杂志之上。
其实,科学家们的本意是研究鸟类喙部是如何进化的,因为在鸟类解剖学上喙部是一个至关重要的部位。喙部也是鸟类能够生存下来的重要功臣。鸟类的栖息环境异常复杂,许多鸟类必须依靠特殊的喙部才能够生存。研究团队主要负责人、耶鲁大学科学家巴尔特-安简-布拉尔和哈佛大学科学家阿拉特-阿布扎诺夫表示,他们本来并不是想培育“恐龙鸡”。“只要你在研究一个重要的进化变化过程,你希望了解的是其中的内在机制。”
布拉尔解释说,鸟类的喙部多种多样,但喙部究竟是怎样进化的,相关方面的研究成果较少。“我希望了解喙部的结构、功能,以及这一重要的进化转变究竟是何时发生的,从一个普通的脊椎动物的‘猪嘴’进化为鸟类的这一独特结构。”
为了更好地理解这一变化过程,研究团队通过多种方式对鸡和其它许多动物胚胎中的基因表达情况进行了分类研究。他们观测了老鼠、鸸鹋、鳄鱼、蜥蜴、海龟等动物的胚胎。研究人员发现,鸟类拥有一组独特的关于面部生长的基因,而这种基因正是其它没有喙部的动物所没有的。当他们试图重组这些基因时,喙部结构会复原至其祖先的结构状态。此外,上腭骨也是如此情形。
布拉尔团队将这些特殊基因中可能用于生长喙部的蛋白质分离出来,然而再利用抑制剂对其进行抑制。布拉尔解释说,“通过对这些早期蛋白质施加影响,你真的可以改变基因表达。”
英国布里斯托大学科学家迈克尔-本顿认为,此项研究表明,喙部与“猪嘴”进化不同,是因为采用了一组完全不同的基因。从“猪嘴”结构到喙部结构的变化,发生于鸟类的进化过程中,大约是在始祖鸟之后的4000万年到5000万年之间。
不过,布拉尔目前还没有计划去孵化出真正的“恐龙鸡”,或是出于伦理等方面的制约。但是,布拉尔认为,孵化出的“恐龙鸡”肯定能够很好地存活下去。(如需转载,请注明来源自科技世界网)
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