用鸡的DNA复活恐龙?(视频)
杰克·霍纳的TED视频:用鸡造恐龙
霍纳和他的团队也在努力研究“鸡恐龙”(鸡和恐龙的组合)项目,并促进进化发展科学的发展,同时在互联网上开发新的视频和想法。目前,该项目在胚胎尾发育方面取得了一些新进展。
在主流科学中,鸟类从恐龙进化而来已经成为共识。古生物学家长期以来一直在研究恐龙和鸟类骨骼结构的变化。同时,分子生物学家也研究了现代鸟类的基因。通过整合这些研究的结果,杰克·霍纳希望回答关于恐龙进化为鸟类的问题。霍纳目前是蒙大拿州博兹曼的落基山博物馆古生物学博物馆的馆长。
杰克·霍纳的理论基础可以在迈克尔·克莱顿的小说《侏罗纪公园》(后来成为一部轰动一时的电影)中找到。在这部小说中,科学家从保存在琥珀中的蚊子中提取未消化的恐龙血液,从而获得恐龙的DNA。许多人仍然相信这种方法是正确的,事实上科学家已经尝试过了。
左边是史密森尼自然历史博物馆的马修·卡拉诺,右边是古生物学家杰克·霍纳。霍纳希望利用从鸡身上提取的DNA来复活一只小恐龙。
杰克·霍纳对“侏罗纪公园”的理论也非常清楚。他不仅是电影主角的原型,也是电影的技术顾问之一。然而,在原小说出版24年后,我们仍然无法在任何时候提取蚊子的DNA。
即使在理想的保存条件下,DNA也会逐渐降解。在低温和无菌的条件下,DNA的可用寿命可以延长到几百万年,而恐龙消失的时间大约是6500万年前。无论我们在琥珀中发现的蚊子有多完整,我们都无法从蚊子体内的血液中获得足够的DNA来克隆恐龙。
在数千万年后,保持DNA存活的唯一方法是复制和继承它。这就是鸟类如何从恐龙进化而来的。
显而易见的选择?
鸡似乎不是最适合复活恐龙的现代鸟类。鸵鸟是现存鸟类中最原始的一种。沙丘鹤在大约1000万年里几乎没有变化。有一种叫麝雉的鸟,它的雏鸟有恐龙一样的爪子,可以用来在长出羽毛之前爬上树枝。然而,鸵鸟、沙丘鹤和麝雉显然很难在实验室里操作。相比之下,鸡是高度家养的家禽,易于照料,成本低。
选择鸡作为实验材料可以让科学家从几十年来对鸡基因组和解剖学的研究中受益。由于鸡的经济价值,科学家们对它们做了大量的研究。家禽科学已经成为一个巨大的领域,已经出版了许多年的学术杂志,在一些著名的大学里有一个完整的系。
基因组的进化没有那么有序。旧基因被消除后并不总是被丢弃。例如,鸡的基因组可能仍然包含控制恐龙手臂和手指生长的所有基因。如果将这些骨骼融合成翅膀的基因在胚胎发育期间出现,与手臂和手指相关的基因可能会被抛弃。然而,恐龙手臂的潜力仍然存在。如果我们能找到导致指骨融合并阻止其表达的新基因,那么被丢弃的基因可能有机会再次表达并长出手臂。
杰克·霍纳坚信,通过三项主要的基因工程任务,他将把普通的鸡变成一种简化版的迅猛龙(迅猛龙,一种以侏罗纪公园闻名的小型食肉恐龙)。“鸡恐龙”的形象包括:长尾;更长的牙齿;无喙的头;还有一个用指节和爪子代替翅膀的前臂。
“鸡恐龙”
科学家已经培育出一个有牙齿的鼻子。在哈佛医学院的实验室里,马修·哈里斯让小鸡胚胎表达古老的基因,长出圆锥形的鳄鱼牙齿。科学家们认为,这项研究的意义不仅在于创造出活的新动物,事实上,它还具有影响医学研究的潜力。
“我们在问:‘控制性状产生的遗传方法是什么?哈里斯说,“7000万年后,动物体内仍有一些隐藏的机制可以生成这些乳牙。如果是这样的话,在其他动物或我们自己的身体中还有其他隐藏的潜力吗?这些潜力如何转化为身体修复和医学的方法?"
杰克·霍纳的团队将以哈里斯的工作为基础,但也需要结合通用的工作。转基因技术可以将基因从一个生物体转移到另一个生物体的基因组中。“我们已经能够长出牙齿,但是鸟类已经失去了制造珐琅质的基因,”霍纳说。“为了长出真正的牙齿,我们必须做一些转基因工作。我们希望它们能再生珐琅质。事实上,这不是一个大问题。”
“手指可能是最容易处理的部分,”霍纳说。事实上,对鸡翅的x光扫描发现,小型恐龙的手臂有相同的骨骼——所有的“部分”都已经存在。
到目前为止,制作“鸡恐龙”的最大挑战是如何生成尾巴。现代鸟类的羽毛下没有尾巴。它们有复杂的尾综骨,由短而融合的椎骨组成,与肌肉相连,并能控制尾羽的活动。
要将尾综翻转成长尾,首先需要知道尾综是如何演变的。直到最近,这个问题还没有明确的答案。杰克·霍纳和他的同事最近发表了一篇论文,揭示了老鼠身上23种不同的突变,这些突变可以导致融合和尾巴变短。事实上,他们试图在实验室重现化石记录的历史。
在胚胎吸收过程之前,鸟类胚胎仍然长着恐龙般的尾巴。理解为什么壁虎胚胎不吸收尾巴结构的原因可能有助于科学家在鸟类胚胎中保留尾巴。霍纳说:“利用遗传标记,我们已经确定了哪些基因产生特定的部分,哪些基因控制这些特定部分的吸收。”。“我们正在寻找哪些基因会去除整条尾巴。接下来,我们将找到一组壁虎,看看我们是否能利用这些路径移除壁虎的尾巴……我们非常确定我们在老鼠身上发现的尾巴基因也能在其中发挥作用。”
“可怕的怪物”
马修·哈里斯对制作“鸡恐龙”的想法持怀疑态度。
“仅仅因为你能做这个实验并不意味着你就应该做。我们应该回答哪些科学问题?杰克·霍纳的问题是:“你能做出消失的东西吗?这是个错误的问题。如果你能做到这一点,你会得到什么?从技术上讲,你会得到一只乱七八糟的鸡。它不是恐龙,也永远不会是恐龙。这将是一个非常可怕的怪物。我们应该问的是:了解鸟类的历史,你能告诉我们鸟类生物学中关于恐龙的哪些有趣的部分?"
杰克·霍纳不同意“鸡恐龙”的适当性。他说:“我认为我们可以实现胚胎的一系列变化,从而获得能够孵化、正常生活的动物,吃能够正常活动和功能的动物。”
然而,霍纳和哈里斯都认为这项研究可能会给科学和医学带来好处。研究影响胚胎尾部生长的因素可以为脊柱疾病的治疗提供帮助。了解鸡胚间充质组织(一种未分化的结缔组织,其细胞可发育成淋巴组织、骨组织和软骨组织)如何引导牙齿生长,并最终应用于人类肉瘤(源自间充质组织细胞的肿瘤)的治疗。
像所有小恐龙一样,鸡恐龙也有羽毛。在这一点上,《侏罗纪公园》犯了一个错误,但是电影的特效制作人补偿了杰克·霍纳。迄今为止,乔治·卢卡斯为“鸡恐龙”项目提供了大部分资金。
“如果它们不是在10年内生产出来的,我会觉得很奇怪,”霍纳说。“如果我们幸运的话,我们可以在五年内得到它们。(我们不需要)超过500万美元。如果我们真的有500万美元,那么我们将有三个不同的实验室一起做这个项目。”
成本比《侏罗纪公园》的特效低得多,杰克·霍纳也许能成功地给我们带来一只活着的恐龙。