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“复活”一只恐龙需要几步?

2022-05-25

课堂内外(高中版) 2022年4期
关键词:含氧量复活克隆

馒头老妖,南京大学化学博士、西华大学生物工程学院讲师。《视觉之旅:化学世界的分子奥秘(彩色典藏版)》《地球简史》等图书译者、吴大猷科学普及著作奖获得者(译著类),撰写过大量科普文章,热衷于写侦探小说。

“复活”一只恐龙,需要几步?如果是冷笑话如“把大象放进冰箱需要几步”,那么答案是三步。第一步,找到恐龙的DNA;第二步,把DNA放进合适的母体“代孕”;第三步,“铛铛铛”,恐龙就“复活”了。

尽管电影《侏罗纪公园>为我们构建了一个刺激的恐龙世界,尽管Neuralink公司的联合创始人马克斯-霍达克放下狠话,声称“如果愿意,我们能在15年内建造侏罗纪公园”,但这件事却并不是简单三步就能完成的,甚至,它在未来也依旧是一个大大的未知数。

第一步,找到恐龙的DNA

我们都知道,人和动物的遗传物质都是脱氧核糖核酸( DNA), “复活”必定需要恐龙的DNA。但是,已经灭绝的恐龙的DNA去哪儿找呢?

电影《侏罗纪公园》里,这个问题是被一只蚊子解决的,这只吸了恐龙血的蚊子,凑巧被裹在了琥珀里,从而让科学家获取到了恐龙的DNA。但现实中想要遇到如此巧合的事情,概率未免太低。更何况,DNA的保存期限并没有这么长:即便在很理想的自然环境里,DNA也会逐步降解。科学家们推测,理论上DNA能够保存数据数百万年,但导致恐龙消失的白垩纪“生物大灭绝”事件,大致发生在6500万年之前,是DNA“保质期”的十倍以上,恐龙的DNA应该早就降解完毕了一一连遗体都变成石油了,哪里还能找到细胞?哪怕能找到,所得也不过是细胞的尸体,并不能助力恐龙“复活”。

2021年9月,我国科学家就在1.25亿年前的尾羽龙化石中发现了一些健康状态下“化石化”的软骨细胞和一些快要凋亡的软骨细胞。科学家发现,在软骨细胞的细胞核中可能还保存了细丝状的染色质,但这些染色质和实际上“复活”所需的DNA是两回事,大致可以理解为笔画和文章的差异。

当然,我们还是有极小的概率能得到恐龙DNA的。以目前发现的最久远的动物DNA为例:俄罗斯科学家在雅库特的冻土层中找到一头“冰封”的猛犸象遗骸,并在其中发现了活着的细胞,而猛犸象早在迄今一万多年前就灭绝了,这个发现比中几亿彩票还稀奇,已经超出了“幸运”的范畴,属于“奇迹”那一类型。

尽管这头猛犸象死于2.8万年前,比恐龙的时代要晚得多,但人总是要有梦想的:如果人类真的运气爆棚,有一只恐龙的遗骸在机缘巧合中,以某种特殊的方式保存下来,还正好被发现了呢?

在这个假设下,我们勉强走完了第一步,接下来,就是第二步了。

第二步,找到合适的母体

找到恐龙的DNA后,下一步就是通过克隆技术,把这些细胞变成一只真正的恐龙。从克隆羊“多莉”开始,人类在动物克隆方面已经有了相当丰富的经验,克隆猪、牛甚至猴子都不是问题。但如果要克隆恐龙,挑战还是非常巨大的。

除了拿到恐龙的体细胞,实际上我们还需要一个还活着的恐龙卵细胞和一只恐龙充当“代孕母亲”。在上一步中,我们假设活着的恐龙卯细胞也已同时被找到,但早已灭绝的恐龙显然无法满足“代孕母亲”这个条件。好在,我们可以让恐龙近亲来充当“代孕母亲”。现今的诸多鸟类都是由恐龙演化而来,因此,就让我们再一次“开挂”:假设真的找到了某种鸟类,它恰好和我们找到的恐龙细胞有很强的亲缘关系,能成功克服生殖隔离。

两个条件都满足了,那接下来是不是就简单了?NO!恐龙是卵生动物,这本身就是克隆上的巨大挑战。人类虽然已经克隆过很多动物,但它们大多都是哺乳动物,原因很简单:卵生动物是直接把胚胎包在卯中,再将其排出体外,让胚胎在卵壳中发育(比如,孵小鸡的过程)。但对克隆来说,卯中包含了卯黄、胚囊等很多物质,要想精确地去掉卯细胞中的细胞核,再移入恐龙体细胞,难度就增加了许多倍。

即便完成了这一步,我们还得给这个“恐龙蛋”再做一个人工的壳,里头的尿囊、内膜等构件一应俱全,这个蛋才可能成功孵化,得到一只活的恐龙。

第三步,恐龙就复活了?

一路“开挂”,终于来到最后一步。在這一步中,恐龙已经成功培育,“复活”的愿望似乎已经实现了。事实真的如此吗?

其实,麻烦才刚刚开始。

首先,我们必须给这只小恐龙制造一个生存小环境。目前科学界认为,在恐龙生活的时代,地球大气中的含氧量和现在可能存在极大的差别。而含氧量和习惯了的生活环境不同,可能会给生物带来致命威胁。你也不想让这只恐龙刚孵化出来,就有不良反应吧!

糟糕的是,这个差别到底是多少,我们完全没有答案。目前的几个猜想模型,算出的含氧量彼此差距达到5%以上。一旦我们提供的环境没有精确匹配恐龙时代的含氧量,恐怕还来不及调整,这只可怜的恐龙就夭折了。

其次,即便解决了空气的问题,我们还得操心恐龙吃饭的辜。

假设我们克隆的是一只植食性恐龙,但地球上的植物有许多种,它吃的到底是哪一种呢?是蕨类,是苏铁,还是某种早已灭绝、我们根本没有见过的植物?如果贸然用如今的植物喂它,完全可能造成消化不良,甚至导致中毒。哪怕是肉食性恐龙,也有类似的问题——我们去哪里找另一只恐龙,或者另一种可能灭绝了的生物,来当它的食物呢?

此外,还有一个隐蔽而致命的风险在等着这只可怜的小恐龙,那就是微生物。经历了漫长演化后,如今的人类和动物已经具备了与大多数细菌、真菌和平相处的能力,但我们克隆出来的这只恐龙,就未必有这种能力了。大航海时代,欧洲人携带着天花病毒踏上了新大陆,原住民们由于从未接触过天花病毒,并不具备免疫该病毒的能力,顿时溃不成军,人口锐减九成以上。这就是一个血淋淋的实例。

因此,为了让恐龙能够活下去,我们只能将它放在封闭的玻璃房里。而且为了方便消毒过滤、调节氧气含量,房间也不宜过大。曾经的地球霸主“复活”后,却只能在狭小的“金丝鸟笼”里生活。

不是不可以,但是没必要

“复活”恐龙的三步,每一步都不容易。可是,我们为什么要耗时耗力地去“复活”恐龙呢?

回到开头,我们找到的极可能是某一只恐龙残留的细胞。而克隆技术是一种无性繁殖的技术,换句话说,这只“复活”过来的恐龙永远也不会有伴侣,只能生活在一个它完全陌生的环境里,在狭小的空间中等待死亡。即便我们用它再继续克隆下一代恐龙,也只能得到它的复制品,其基因多样性基本为零——这样的结果,真的是我们想要的吗?

数千万年前的生物,还是让它尘归尘,土归土吧。

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