DNA保存时间有期限 复活史前生物或永不可能

更新日期:2022年08月29日

       基因工程和克隆技术的最新发展引发了让过去已经灭亡的动物复活的想法,

但我们能走多远呢?加拿大麦克马斯特大学古代 DNA 中心主任亨德里克·博伊尔(Hendrick Boyle)今年, Na 和他的研究团队首次成功提取了猛犸象的完整基因组, 这是一种只出现在科幻电影中的古代动物, 并发表了一篇双月刊《当代生物学》上的相关报道。 Poina 很高兴能够获得关于早已灭绝的猛犸象的完整生物学数据。他说:近10年来, 相关研究进展迅速。我作为学生参与了这项研究的第一阶段, 现在我正在研究第二阶段。我觉得我在这个领域已经变成了一个老人, 即使我只有 44 岁。据西班牙月刊《兴趣》9月刊报道, 重建古代生物的基因最初是一个非常有限的研究项目。波伊纳坦言:当时, 我们认为永远无法获得灭绝生物的完整基因组, 最多只能找到一些零散的片段。但现在一切都变了。证据是发表在《当代生物学》上的两个完整基因组。第一个基因组属于一只猛犸象, 它生活在 4300 年前, 生活在现在俄罗斯北冰洋的弗兰格尔岛上。它是猛犸象种群中最后的幸存者之一。另一个基因属于一个有 44, 800 年历史的猛犸象标本。
       在西伯利亚的永久冻土中发现它几乎完好无损。据介绍, 最新的基因组测序技术可以在短时间内处理大量 DNA 数据在研究过程中发挥了重要作用。波伊纳表示, 该项目现在已经进入第三阶段, 可以通过基因组了解曾经主宰地球但最终突然死亡的猛犸象的进化史。 Poina 对猛犸象的进化历史很感兴趣, 这种猛犸象曾经与地球上的人类共存, 都起源于 600 万年前的非洲。猛犸象在迁徙过程中占据了中亚, 在西伯利亚北部演化出亚种, 甚至到达了欧洲。与此同时, 他们跨过了连接欧亚大陆和北美大陆的白令海峡陆桥。在这个过程中, 猛犸象进化出了各种可以归入猛犸象属的长鼻类动物。除了真猛犸象, 北美和中美洲还出现了另一只大型猛犸象,

但它的毛不如真猛犸象。这种猛犸象被称为哥伦比亚猛犸象。 Poina 还分析了哥​​伦比亚猛犸象的 DNA。使这些起源于干燥炎热的非洲的猛犸象适应其他地区, 甚至极地地区的寒冷天气的基因变化, 是他研究团队的研究课题之一。这些地区也经历了剧烈的气候变化、冰期和间冰期。从冰川到间冰期, 温度范围从极冷到极热。哥伦比亚猛犸象的大小是真正的猛犸象的两倍。它们生活在现在墨西哥和美国的大陆性气候大草原上, 而猛犸象已经适应了较冷的气候.两者已经成为两种完全不同的长鼻动物。然而, 对样本线粒体内的 DNA 的分析发现, 这两种猛犸象是同时在同一个地方相遇的, 因为寒冷迫使猛犸象向南迁移, Poina 说。他说, 这两种猛犸象相遇后, 雌性猛犸象在雄性哥伦比亚猛犸象中选择繁殖。过去的研究表明, 这是两种截然不同的猛犸象, 它们已经有数百万年没有见过彼此了, 但现在的研究表明, 它们杂交并因此保持了它们的遗传多样性。报告称, 灭绝物种的墓志铭也刻在它们的基因上。猛犸象, 这么大的哺乳动物, 适应性这么强, 是什么导致了它们的灭绝?是什么导致了11000年前新西兰、澳大利亚、美国、亚洲和欧洲80%到90%的猛犸象突然灭绝?是天气还是人为?或两者? Poina 说, 问题在于两者都在气候变化的同时工作, 而人类也在这些地区涉足。一些人认为应该归咎于人类, 理由是在这些动物的化石上发现了长矛和其他石器的痕迹。相反, 那些认为是气候变化导致猛犸象灭绝的人, 基于少量的发现并不认为是智人导致了猛犸象的灭绝。 DNA 对这场辩论有何贡献? Poiner 说, 猛犸象的遗传多样性可以在人类出现在它们的环境中之前进行分析。该方法包括检测一个孤立生活在西伯利亚和北美小岛或地区的动物种群的遗传多样性,

特别是在极端气候变化的条件下。长鼻通常形成一个等级母系群体。一头母象的死亡可能对长鼻种群造成沉重打击。因为一头母象生一头小象至少需要两年时间, 而养大一头小象大约需要2到3年的时间。在濒临灭绝的物种群体中, 个体之间往往有着密切的家族联系, 亲缘关系也越来越近。遗传多样性的缺乏加速了该物种的灭绝。然而, Poina 及其同事的遗传分析发现了相反的结果:猛犸象在灭绝之前具有更高水平的遗传多样性。这让猛犸象灭绝的谜团更加模糊。尽管遗传多样性水平很高, 但地球不同地区的几个猛犸象种群很可能受到极端气候条件的威胁。
       不同种族的个体之间的杂交, 而不是与近亲结婚。即便如此, 这个物种还是突然灭绝了。这怎么可能?可以想象, 一定是外力介入导致这个物种从地球上消失。智人不仅使用武器, 他们还拥有能够策划屠杀的大脑。 Poina 说, 虽然气候变化可能导致减少, 但压垮猛犸象的最后一根稻草应该是人类。使用来自古代生物的 DNA 进行进化研究是一个有趣的课题, 但公众最感兴趣的是利用基因技术制造灭绝的动物复活了。虽然这在不久前还只是一个科学猜想, 但在迈克尔·克赖顿的小说《侏罗纪公园》和好莱坞导演史蒂文·斯皮尔伯格的小说改编电影的帮助下, 它已经深入人心。在电影中, 恐龙是使用从血液中提取的基因克隆出来的, 这要归功于琥珀中的蚊子在 6500 万年前吸食了恐龙的血液。很少有人知道 Creighton 的灵感来自 1980 年代 Hendrick Poina 的父亲 George Poina 发表的一篇关于如何从琥珀中的昆虫中提取 DNA 的论文。然而, 著名的古生物学家在论文中并没有提到如何让恐龙复活。他使用来自黎巴嫩、缅甸和加拿大的琥珀进行的最新研究向我们展示了侏罗纪时代的生态系统。在这样的生态环境中, 蚊子等昆虫在吸血过程中, 会感染恐龙等脊椎动物, 导致疟疾、黑热病和肠道疾病。这些疾病足以消灭整个人口。让灭绝的动物起死回生的想法根植于亨德里克·波纳的脑海中。近几十年来, Hendrick Poina 身居要职, 见证了基因测序技术的发展。他说:“我从小就听到有关如何从密封在琥珀中的昆虫中提取和克隆 DNA 的故事。我记得我父亲与 Creighton 的谈话。最后我们都成为了斯皮尔伯格电影的科学顾问。我差点在电影中扮演一个角色, 但他们最终选择了专业演员. Hendrick Poyner 认为从 DNA 中读取的信息有局限性。 《侏罗纪公园》仍然是科幻小说, 可能因为种种原因永远不会成为现实。蚊子可能会在眼睛周围或鼻粘膜等柔软的地方吸血, 而未消化的血液最终会进入胃部。另一种可能性是恐龙的红细胞有细胞核, 其中包含遗传信息。这类似于与恐龙有关的鸟类的情况。相反, 哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核。但是从蚊子胃里残留的血液中提取DNA根本不起作用, 因为到目前为止还没有证据表明血液不会在数百万年内降解。这就是问题所在。即使是不包含遗传信息的化石蛋白质也不太可能保存超过一百万年。所以,

让已经灭绝的动物复活也是有时间限制的, 不可能是6500万年前就灭绝的动物。但 Hendrick Pojner 在过去十年中对猛犸象的基因研究让怀疑论者感到惊讶。 “我们基本上拥有整个猛犸象基因组序列,

但我们无法检测到其基因组中的重复序列, ”他说。普通人可能会忽略这些细节, 但一些投资者将其视为赚钱的机会。几年前, 一位富有的企业家想付钱给 Hendrick Poina 建造一座史前动物园。虽然这个提议很诱人, 但他拒绝了。 Hendrick Pojner 说如果人类导致物种灭绝罪魁祸首, 那么就有义务和责任让他们起死回生。他发现, 现在很多学生不关注应对气候变化、维护生态系统和循环利用等问题。他们的父母仍然开着污染环境的大排量汽车。
       他希望能激发年轻一代保护动物、维护生态环境的热情。小时候, 他的父母经常在他面前讨论有关灭绝动物的问题。他们认为, 最好的结局不仅是让灭绝的动物复活, 而且是看着它们回归自然。那么 Hendrick Pojner 拒绝原企业家建议的原因是什么?他认为科学家做研究不是为了钱。如果有人投资你, 那么那个人的目的应该是赚钱, 这是一种交易模式。如果让灭绝的动物复活只是为了建造一个动物园供人们观看, 那不是他最终想要看到的。这不是恢复生态环境, 而是建设主题公园。

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