发现恐龙 DNA?

发现恐龙 DNA ?

美国分子古生物学家玛丽·施魏策尔(Mary Schweitzer)就是霍纳的学生。近年来,她与其他科学家一起,获得了一些有争议的发现:在保存完好的骨骼中,可以找到软组织。2020年,她还与霍纳的另一位学生阿莉达·巴约尔(Alida Bailleul)一起,获得了一项新发现。研究了蒙大拿州的两块恐龙化石后,她们报告称,在某种类似于软骨的组织中发现了胶原蛋白。不仅如此,她们还发现了微小的、类似细胞的结构,其中一些可能正在分裂。还有一些结构含有椭圆形的物体,显然是装着DNA 的细胞核。

这些发现来自于两个鸭嘴龙幼崽的头骨化石,它们生活在 7500 万年前的蒙大拿州。这些恐龙化石都是霍纳发现的——1979 年,他在蒙大拿州发现了一大片恐龙产卵地,这里后来被叫做“龙蛋山”。

当时,为了方便保存和研究,鸭嘴龙幼崽的头骨被切成了薄片。玛丽和阿莉达就是在研究这些薄片时获得了新发现。她们对比了鸭嘴龙幼崽的头骨化石与一只鸸鹋幼鸟的头骨,然后对两种头骨进行了一系列测试。

发现恐龙 DNA?

首先,她们把鸭嘴龙幼崽的头骨化石薄片和鸸鹋幼鸟的头骨分别浸入不同的酸性溶液中,使其溶解。然后,再向酸性溶液加入多种抗体。动物体内存在很多抗体,但每种抗体都只能或者几乎只能与某一种的蛋白质结合。因此,通过观测抗体的结合情况,就能推测溶液中存在哪些类型的蛋白质。最终的实验结果显示,鸸鹋头骨和鸭嘴龙化石都含有了一种存在于软骨中的胶原蛋白。

这对于玛丽和阿莉达来说,无异于一个惊喜!她们知道,软骨覆盖着动物幼崽的后脑勺,也就是骨板逐渐结合的地方。如果软骨保存得比较完好,那么 DNA 也可能如此,因为软骨不像其他骨骼那样充满孔洞,可以为 DNA 构建一个良好而坚固的“庇护所”。

玛丽和阿莉达还检查了化石中的细胞状结构是否含有 DNA。在这项实验中,她们使用了一种特殊的染料,可以与DNA结合。她们的实验结果表明,DNA,或者至少是DNA片段,可以在骨骼中留存约7500 万年。

在古生物学界,并不是只有玛丽和她的同事认为远古 DNA 可以留存千万年的时间。一些英国科学家称,他们在一系列恐龙骨骼中发现了软骨纤维和血细胞存在的证据。与其他科学家的发现不同,他们的发现来自于保存得不太好的骨骼化石。因此,英国科学家不仅相信软组织可以被保存下来,而且认为这种情况发生的概率可能高于人们的想象。

正是因为了解到这些让人激动,但又让人将信将疑的研究,埃文·萨伊塔决定穿上防护设备,在加拿大阿尔伯塔省恐龙公园寻找恐龙 DNA 和蛋白质。

都是微生物造成的

在发掘过程中,为了避免自己的DNA污染恐龙骨骼化石,萨伊塔采用无菌的方式采集化石。这些骨骼拥有 7500 万年的历史,来自一种与三角龙亲缘关系较近的恐龙。

采集到恐龙化石后,萨伊塔把化石样本分别送到美国普林斯顿大学、英国布里斯托尔大学和约克大学的实验室,使用几种不同的方法分析样本,以避免出现错误和误差。需要说明的是,这几家实验室都没有像玛丽那样开展“抗体实验”,因为这种方法容易出现差错。

发现恐龙 DNA?

所有分析都得出了相同的结论:样品没有被污染,也没有胶原蛋白。另一方面,分析结果也给了萨伊塔一个惊喜。这些骨骼化石里充满了DNA,只是这些 DNA 并非来自恐龙,而是来自大量的微生物,它们生活在骨骼化石中。萨伊塔和同事在恐龙的骨骼化石中共发现了 46 种细菌,以及其他一些微生物,甚至包括部分未知的物种。他们还发,骨骼化石中的一些微生物能够分解胶原蛋白。

“我们的研究表明,骨骼并不能很好地保护软组织。它们不是‘时间胶囊’,它们是多孔的、开放的系统,有机物可以从骨骼逃逸到土壤中,微生物也可以进入骨骼。”萨伊塔说。他认为,其他科学家在恐龙化石中发现的 DNA 来自微生物,而类似胶原蛋白的物质可能是由真菌产生的。那些类似于细胞、细胞核和血管的结构,也可能是由入侵的微生物造成的。

制造化石

在加拿大的荒野中搜寻化石只是萨伊塔工作的一小部分。他还使用完全不同的、具有创造性的方法来分析古老的化石,看其中是否还残留了恐龙的分子。

要形成化石的话,动物死亡后必须被沙土掩埋。在数百万年,甚至上千万年的时间中,动物遗体会被深埋在地下,承受着极高的压力和温度。萨伊塔试图在实验室中重现这一过程。之前,也有科学家做过类似的尝试。比如,把有机物质放在一个密封容器中,然后施加极高的温度和压力。但在这种条件下,本来应该蒸发或扩散到自然环境中的物质却无法逸出,最后就会变成一滩黏糊糊的物质,覆盖在容器底部。

因此,萨伊塔和同事汤姆,凯(Tom Kaye)发明了一种新方法。他们将死去的蜥蜴或小鸡的身体的一部分,放在一块粘土中,再把粘土放进- -个带有钢制活塞的大容器中。他们使用液压机,给活塞施加数吨重的压力,最终得到了一块高达1.25米的“土饼”。

发现恐龙 DNA?

接着,他们把“土饼”放进一个大烤箱,在200°C的条件下烘烤24小时。在这个过程中,一些不稳定的分子会从多孔粘土中逸出。因此,通过这种方法,他们最终得到的人造化石非常像真正的化石。

到目前为止,萨伊塔的实验表明,在化石形成过程中,只有骨骼和黑色素得以保留。其他所有的物质( 包括胶原蛋白)几乎都会流失。实验证实,色素是少数可以保存数百万年的生物分子之一。

但是,关于化石中是否存在远古DNA和蛋白质的争论还远未结束。玛丽在蒙大拿州的最新发现让些科学家重新看到希望。现在,萨伊塔打算集中精力寻找更稳定的生物分子,例如蛋白质的最小组成部分——氨基酸。这些小分子可能不会对复活恐龙有所帮助,但它们比蛋白质和DNA更稳定,可以留存更长的时间。因此,通过研究化石中的氨基酸,也许可以获得更多的关于远古动物的生物学知识。

一些新研究表明, 就像《侏罗纪公园》里展示的一样,琥珀的确可以保存某些分子,让它们留存数百万年。然而,萨伊塔已经开始关注其他东西:恐龙蛋。“蛋壳很有趣,它们不像骨骼会和外部环境交换物质,而是构建了一个封闭系统。而且,恐龙蛋可能存在某种机制,可以保存某些氨基酸序列长达数千万年之久。”萨伊塔说道。

如今,萨伊塔的猜想已经得到证实。就在2020年,他在一个有着8000万年历史的长颈恐龙蛋中,发现了远古氨基酸存在在的证据。


怎样克隆恐龙?

我们拥有的工具:钻孔机、DNA 合成设备和人造鸡蛋。

如果就如某些科学家声称的那样, 恐龙骨骼化石中的确存在 DNA,那复活恐龙就可能实现。


1,从骨粉中提取DNA

科学家将一些骨骼化石粉碎,然后把粉末溶解到特定溶液里。随后,他们提取DNA,并测定DNA的序列。如果DNA序列不完整,计算机会根据现代鸟类的DNA序列来修补——你应该知道,鸟类和恐龙在演化上有较近的亲缘关系。

2,从头开始合成DNA

DNA序列修补完成后,需要把完整的DNA合成出来。目前常用的合成方法是,先合成一些小片段,再把各个片段连接起来。科学家曾用这种方法合成过细菌的完整DNA。,

3,将恐龙DNA植入鸟类的受精卵

科学家提取鸟类的受精卵细胞,在不损伤细胞的情况下,去除细胞核内的 DNA。随后,将恐龙DNA植入细胞中。1996年,科学家使用类似的方法克隆出了一只羊,这只羊的名字你可能听过,叫做“多利”。

4,将受精卵植入人造蛋

几天后,受精卵在培养皿中发育成一个小小的胚胎。随后,将胚胎转移到人造蛋中。在人造蛋里,它可以像鸡蛋中的小鸡一样,成长为有生命的恐龙宝宝。


恐龙化石中真有DNA吗?

虽然有科学家声称,他们在恐龙化石中发现了 DNA、蛋白质和细胞,但最新研究表明,这些发现并不能完全证明恐龙化石中存在DNA。

赞成

骨骼富含蛋白质:抗体可以和恐龙骨骼上的胶原蛋白结合。而且,细菌不产生胶原蛋白,因此蛋白质必然来自恐龙本身。

骨骼化石中的:血细胞通过电子显微镜观察发现,科学家发现这些化石含有类似于血管、红 细胞和骨细胞的结构。

保存着DNA的骨骼:骨骼的细胞状结构中,聚集着与DNA结合的染料,这说明骨骼化石中存在DNA,这一发现是非同寻常的。

质疑

错误的实验结果:抗体实验的结果并不可靠,因为抗体还可以与矿物质(例如磷酸钙)结合。胶原蛋白也可能来自真菌。

真空导致的假细胞:细菌可以形成类似血管的结构。而细胞状团块可能是骨骼在真空的影响下形成的。

DNA可能来自微生物:在分析其他化石的DNA时发现,100多万年内,DNA就会被降解得干干净净。这个关于 恐 龙DNA的发现要么不正确,要么这些DNA来自微生物。


不用DNA,也能“复活”恐龙

克隆技术并不是复活恐龙的唯一方法,变异的鸡、机器人和全息影像等都可能将此变成现实。遗传学和工程学的新进展可能很快就会使这个梦想成真。

1,逆向演化,将鸡变成恐龙

鸟类的历史可追溯至恐龙,并且它们仍携带着恐龙的基因。美国古生物学家杰克·霍纳打算利用这些基因来逆转鸟类的演化。通过CRISPR基因编辑技术,他试图改变鸡的DNA,让它们看起来更像它们的祖先。不过,到目前为止,这个项目还没有成功。

2,机械恐龙

数个博物馆和主题公园都展出了人造机械恐龙,但它们通常都很笨重,而且都没有精确的样本可以参考。现在,新的机器人技术可以使机器人的动作更加流畅。近年来,在已有的恐龙骨骼和脚印的基础上,古生物学家制造出了一批机器人,它们的外观和动作都有更像恐龙了。

3,全息图技术,创造逼真影像

一头恐龙全速向你跑来——别担心,这不过是 3D 影像。尽管全息技术仍处于早期阶段,但科学家已经取得重大进展。在一次实验中,科学家展示了这样的场景:一颗发光的塑料珍珠被吹起,在风力的控制下,它在空中绘制了一只飞行的3D蝴蝶。

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页面更新:2024-03-13

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