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發現恐龍 DNA ?

美國分子古生物學家瑪麗·施魏策爾(Mary Schweitzer)就是霍納的學生。近年來,她與其他科學家一起,獲得了一些有爭議的發現:在儲存完好的骨骼中,可以找到軟組織。2020年,她還與霍納的另一位學生阿莉達·巴約爾(Alida Bailleul)一起,獲得了一項新發現。研究了蒙大拿州的兩塊恐龍化石後,她們報告稱,在某種類似於軟骨的組織中發現了膠原蛋白。不僅如此,她們還發現了微小的、類似細胞的結構,其中一些可能正在分裂。還有一些結構含有橢圓形的物體,顯然是裝著DNA 的細胞核。

這些發現來自於兩個鴨嘴龍幼崽的頭骨化石,它們生活在 7500 萬年前的蒙大拿州。這些恐龍化石都是霍納發現的——1979 年,他在蒙大拿州發現了一大片恐龍產卵地,這裡後來被叫做“龍蛋山”。

當時,為了方便儲存和研究,鴨嘴龍幼崽的頭骨被切成了薄片。瑪麗和阿莉達就是在研究這些薄片時獲得了新發現。她們對比了鴨嘴龍幼崽的頭骨化石與一隻鴯鶓幼鳥的頭骨,然後對兩種頭骨進行了一系列測試。

首先,她們把鴨嘴龍幼崽的頭骨化石薄片和鴯鶓幼鳥的頭骨分別浸入不同的酸性溶液中,使其溶解。然後,再向酸性溶液加入多種抗體。動物體記憶體在很多抗體,但每種抗體都只能或者幾乎只能與某一種的蛋白質結合。因此,透過觀測抗體的結合情況,就能推測溶液中存在哪些型別的蛋白質。最終的實驗結果顯示,鴯鶓頭骨和鴨嘴龍化石都含有了一種存在於軟骨中的膠原蛋白。

這對於瑪麗和阿莉達來說,無異於一個驚喜!她們知道,軟骨覆蓋著動物幼崽的後腦勺,也就是骨板逐漸結合的地方。如果軟骨儲存得比較完好,那麼 DNA 也可能如此,因為軟骨不像其他骨骼那樣充滿孔洞,可以為 DNA 構建一個良好而堅固的“庇護所”。

瑪麗和阿莉達還檢查了化石中的細胞狀結構是否含有 DNA。在這項實驗中,她們使用了一種特殊的染料,可以與DNA結合。她們的實驗結果表明,DNA,或者至少是DNA片段,可以在骨骼中留存約7500 萬年。

在古生物學界,並不是只有瑪麗和她的同事認為遠古 DNA 可以留存千萬年的時間。一些英國科學家稱,他們在一系列恐龍骨骼中發現了軟骨纖維和血細胞存在的證據。與其他科學家的發現不同,他們的發現來自於儲存得不太好的骨骼化石。因此,英國科學家不僅相信軟組織可以被儲存下來,而且認為這種情況發生的機率可能高於人們的想象。

正是因為了解到這些讓人激動,但又讓人將信將疑的研究,埃文·薩伊塔決定穿上防護裝置,在加拿大阿爾伯塔省恐龍公園尋找恐龍 DNA 和蛋白質。

都是微生物造成的

在發掘過程中,為了避免自己的DNA汙染恐龍骨骼化石,薩伊塔採用無菌的方式採集化石。這些骨骼擁有 7500 萬年的歷史,來自一種與三角龍親緣關係較近的恐龍。

採集到恐龍化石後,薩伊塔把化石樣本分別送到美國普林斯頓大學、英國布里斯托爾大學和約克大學的實驗室,使用幾種不同的方法分析樣本,以避免出現錯誤和誤差。需要說明的是,這幾家實驗室都沒有像瑪麗那樣開展“抗體實驗”,因為這種方法容易出現差錯。

所有分析都得出了相同的結論:樣品沒有被汙染,也沒有膠原蛋白。另一方面,分析結果也給了薩伊塔一個驚喜。這些骨骼化石裡充滿了DNA,只是這些 DNA 並非來自恐龍,而是來自大量的微生物,它們生活在骨骼化石中。薩伊塔和同事在恐龍的骨骼化石中共發現了 46 種細菌,以及其他一些微生物,甚至包括部分未知的物種。他們還發,骨骼化石中的一些微生物能夠分解膠原蛋白。

“我們的研究表明,骨骼並不能很好地保護軟組織。它們不是‘時間膠囊’,它們是多孔的、開放的系統,有機物可以從骨骼逃逸到土壤中,微生物也可以進入骨骼。”薩伊塔說。他認為,其他科學家在恐龍化石中發現的 DNA 來自微生物,而類似膠原蛋白的物質可能是由真菌產生的。那些類似於細胞、細胞核和血管的結構,也可能是由入侵的微生物造成的。

製造化石

在加拿大的荒野中搜尋化石只是薩伊塔工作的一小部分。他還使用完全不同的、具有創造性的方法來分析古老的化石,看其中是否還殘留了恐龍的分子。

要形成化石的話,動物死亡後必須被沙土掩埋。在數百萬年,甚至上千萬年的時間中,動物遺體會被深埋在地下,承受著極高的壓力和溫度。薩伊塔試圖在實驗室中重現這一過程。之前,也有科學家做過類似的嘗試。比如,把有機物質放在一個密封容器中,然後施加極高的溫度和壓力。但在這種條件下,本來應該蒸發或擴散到自然環境中的物質卻無法逸出,最後就會變成一灘黏糊糊的物質,覆蓋在容器底部。

因此,薩伊塔和同事湯姆,凱(Tom Kaye)發明了一種新方法。他們將死去的蜥蜴或小雞的身體的一部分,放在一塊粘土中,再把粘土放進- -個帶有鋼製活塞的大容器中。他們使用液壓機,給活塞施加數噸重的壓力,最終得到了一塊高達1.25米的“土餅”。

接著,他們把“土餅”放進一個大烤箱,在200°C的條件下烘烤24小時。在這個過程中,一些不穩定的分子會從多孔粘土中逸出。因此,透過這種方法,他們最終得到的人造化石非常像真正的化石。

到目前為止,薩伊塔的實驗表明,在化石形成過程中,只有骨骼和黑色素得以保留。其他所有的物質( 包括膠原蛋白)幾乎都會流失。實驗證實,色素是少數可以儲存數百萬年的生物分子之一。

但是,關於化石中是否存在遠古DNA和蛋白質的爭論還遠未結束。瑪麗在蒙大拿州的最新發現讓些科學家重新看到希望。現在,薩伊塔打算集中精力尋找更穩定的生物分子,例如蛋白質的最小組成部分——氨基酸。這些小分子可能不會對復活恐龍有所幫助,但它們比蛋白質和DNA更穩定,可以留存更長的時間。因此,透過研究化石中的氨基酸,也許可以獲得更多的關於遠古動物的生物學知識。

一些新研究表明, 就像《侏羅紀公園》裡展示的一樣,琥珀的確可以儲存某些分子,讓它們留存數百萬年。然而,薩伊塔已經開始關注其他東西:恐龍蛋。“蛋殼很有趣,它們不像骨骼會和外部環境交換物質,而是構建了一個封閉系統。而且,恐龍蛋可能存在某種機制,可以儲存某些氨基酸序列長達數千萬年之久。”薩伊塔說道。

如今,薩伊塔的猜想已經得到證實。就在2020年,他在一個有著8000萬年曆史的長頸恐龍蛋中,發現了遠古氨基酸存在在的證據。

怎樣克隆恐龍?

我們擁有的工具:鑽孔機、DNA 合成裝置和人造雞蛋。

如果就如某些科學家聲稱的那樣, 恐龍骨骼化石中的確存在 DNA,那復活恐龍就可能實現。

1,從骨粉中提取DNA

科學家將一些骨骼化石粉碎,然後把粉末溶解到特定溶液裡。隨後,他們提取DNA,並測定DNA的序列。如果DNA序列不完整,計算機會根據現代鳥類的DNA序列來修補——你應該知道,鳥類和恐龍在演化上有較近的親緣關係。

2,從頭開始合成DNA

DNA序列修補完成後,需要把完整的DNA合成出來。目前常用的合成方法是,先合成一些小片段,再把各個片段連線起來。科學家曾用這種方法合成過細菌的完整DNA。,

3,將恐龍DNA植入鳥類的受精卵

科學家提取鳥類的受精卵細胞,在不損傷細胞的情況下,去除細胞核內的 DNA。隨後,將恐龍DNA植入細胞中。1996年,科學家使用類似的方法克隆出了一隻羊,這隻羊的名字你可能聽過,叫做“多利”。

4,將受精卵植入人造蛋

幾天後,受精卵在培養皿中發育成一個小小的胚胎。隨後,將胚胎轉移到人造蛋中。在人造蛋裡,它可以像雞蛋中的小雞一樣,成長為有生命的恐龍寶寶。

恐龍化石中真有DNA嗎?

雖然有科學家聲稱,他們在恐龍化石中發現了 DNA、蛋白質和細胞,但最新研究表明,這些發現並不能完全證明恐龍化石中存在DNA。

贊成

骨骼富含蛋白質:抗體可以和恐龍骨骼上的膠原蛋白結合。而且,細菌不產生膠原蛋白,因此蛋白質必然來自恐龍本身。

骨骼化石中的:血細胞透過電子顯微鏡觀察發現,科學家發現這些化石含有類似於血管、紅 細胞和骨細胞的結構。

儲存著DNA的骨骼:骨骼的細胞狀結構中,聚集著與DNA結合的染料,這說明骨骼化石中存在DNA,這一發現是非同尋常的。

質疑

錯誤的實驗結果:抗體實驗的結果並不可靠,因為抗體還可以與礦物質(例如磷酸鈣)結合。膠原蛋白也可能來自真菌。

真空導致的假細胞:細菌可以形成類似血管的結構。而細胞狀團塊可能是骨骼在真空的影響下形成的。

DNA可能來自微生物:在分析其他化石的DNA時發現,100多萬年內,DNA就會被降解得乾乾淨淨。這個關於 恐 龍DNA的發現要麼不正確,要麼這些DNA來自微生物。

不用DNA,也能“復活”恐龍

克隆技術並不是復活恐龍的唯一方法,變異的雞、機器人和全息影像等都可能將此變成現實。遺傳學和工程學的新進展可能很快就會使這個夢想成真。

1,逆向演化,將雞變成恐龍

鳥類的歷史可追溯至恐龍,並且它們仍攜帶著恐龍的基因。美國古生物學家傑克·霍納打算利用這些基因來逆轉鳥類的演化。透過CRISPR基因編輯技術,他試圖改變雞的DNA,讓它們看起來更像它們的祖先。不過,到目前為止,這個專案還沒有成功。

2,機械恐龍

數個博物館和主題公園都展出了人造機械恐龍,但它們通常都很笨重,而且都沒有精確的樣本可以參考。現在,新的機器人技術可以使機器人的動作更加流暢。近年來,在已有的恐龍骨骼和腳印的基礎上,古生物學家制造出了一批機器人,它們的外觀和動作都有更像恐龍了。

3,全息圖技術,創造逼真影像

一頭恐龍全速向你跑來——別擔心,這不過是 3D 影像。儘管全息技術仍處於早期階段,但科學家已經取得重大進展。在一次實驗中,科學家展示了這樣的場景:一顆發光的塑膠珍珠被吹起,在風力的控制下,它在空中繪製了一隻飛行的3D蝴蝶。

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