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為什麽不能通過克隆的方式讓恐龍重生?

相信大家都看過《侏羅紀公園》系列電影,其中裏面有這樣的畫面,從恐龍化石中提取到仍然具有壹定活性的DNA物質,然後用青蛙等動物的DNA對其進行“修補”,從而通過克隆的技術實現了恐龍的重生。聯想到前些年科學家們成功實施的克隆羊、克隆豬、克隆猴等壹系列實驗,那麽有沒有可能應用克隆技術,將6500萬年前滅絕的恐龍復活呢?

克隆的機理

從定義上看,“克隆”指的是通過應用生物技術,通過無性生殖過程所產生的與原有個體具有相同基因的後代個體。說得通俗壹點,就是通過生物技術,對壹種生物的胚胎的DNA進行改造,使之可以達到無性繁殖、產生壹個與原來胚胎供體生物基因壹模壹樣的新生物個體。

世界上除了壹些以RNA為遺傳物質的病毒之外,大多數生物都是以DNA為遺傳物質,而且這些遺傳物質存在於生物體的各個細胞之中,理論上每個細胞都含有表現該生物遺傳性狀的所有物質,只要能夠將其激活,推動其進行細胞分裂,那麽就將會與生殖細胞壹樣最終發育成為壹個新個體。

在實際操作過程中,克隆主要應用的是體細胞核移植方法,簡單來說就是,首先從要被克隆的生物體中取出完整的細胞,然後分離出細胞核。接著選擇與被克隆生物相同或者基因相近的生物體,將其體細胞中的卵母細胞核移除,最後將被克隆生物分離出來的細胞核,放入受體細胞中,代替原有卵母細胞核,從而在受體細胞中刺激其分裂,逐漸發育成與細胞核供體生物具有相同遺傳信息的新生物體。

拿著名的克隆羊多莉來說,供體細胞是壹只母羊的乳腺細胞,受體細胞是另外壹只母羊的卵子細胞,通過將乳腺細胞中的細胞核剝離,放入已經移除卵母細胞核的受體細胞內,最終成功克隆出多莉羊來,標誌著人類已經掌握了克隆這種DNA生物改造技術。應用這種方法,科學家們後來又先後克隆成功獼猴、豬、牛、貓、馬等動物。

不過,鑒於克隆技術違背了倫理道德,同時還影響了生命選擇權的公平性,同時在壹些技術細節上還不完善,所以這種技術被嚴格限制實施,只被應用於相應的科學研究領域。

恐龍化石中會有完整的DNA嗎?

如果要應用克隆這種生物技術,來實現恐龍基因的重生,那麽就必須首先要找到恐龍完整的遺傳物質,然後再找到壹些與恐龍具有較近親緣關系的動物作為受體才可以。後面壹個條件比較容易,壹些個頭大、卵生的爬行動物都可以,比如鱷魚。然而,第壹個條件就非常困難了,畢竟恐龍滅絕的時間太長,我們現在肯定找不到能夠完全表達恐龍基因性狀的細胞體,其中的原有主要有三個:

壹個是現在找到的恐龍遺骸,基本上都是處於化石狀態,也就是說留下的都是原來恐龍身體內比較堅硬部分的痕跡而已,有機質都已經完全分解,DNA中的化學鍵在長期自然環境或者地質作用下,DNA就會破壞得極其嚴重,時間越長,核苷酸之間的化學鍵被破壞得就越嚴重徹底,最後直至完全消失。因此,恐龍化石中不可能含有具備生物活性的細胞結構。

第二個原因就是元素的衰變。即使我們通過別的手段,能找到完全密封的、沒有被破壞的恐龍細胞,比如被松脂包裹的蚊子,恰好剛好吸了恐龍的血,我們從這個琥珀中就能提取到恐龍血。但是,由於生物體的基因物質,也屬於有機物,其中以碳為基本框架,大氣和生物體內碳-14這種同位素的含量是保持壹致的。

那麽,當生物體死亡或者基因物質脫離生物體以後,碳-14就會發生衰變,其半衰期為5730年。那麽當相隔壹段時間以後,DNA中的碳-14就會出現明顯的衰變,部分DNA鏈就會發生斷裂,要想復原難度就很大了。另外,DNA中還含有豐富的氧、氮、氫等元素,這些元素也都含有相應的同位素,也都有壹定的衰變周期。6500萬年的時間,即使能找到恐龍的供體細胞,但其中所含的DNA早已經不是原來的面貌了。

第三就是作為整體的DNA也存在著衰變。這就像壹個集合壹樣,DNA中的眾多同位素元素會發生衰變,那麽作為這些元素所組成的DNA,就會存在著壹個最大公約數,決定著DNA的衰變周期。據有關科學家研究發現,在正常理想的保存環境中,DNA的半衰期大約只有500多年;而在低溫、密封條件好、地質作用影響較小的環境中,對於較難分解的骨骼等部位,其DNA的保存時限會相應拉長,能夠達到10-50萬的之久。然而這個時間,對於恐龍滅絕6500萬年這個時間來說,也顯得太短了。

有壹些生物是具備復原條件的

受限於DNA的衰變,像恐龍這樣滅絕時間很長的動物,目前來看是無法通過克隆技術來進行重生的。而對於那些滅絕時間較短、具備可以長期保存遺骸條件的生物來說,則是有幾率通過克隆來使其“重見天日”。

比如猛獁象最後滅絕的時間才有4000-4500萬年,它們的活動區域很多在現在的永久凍土帶中,而且有科學家已經發現了保存較好的猛獁象遺骸,由於時間距離現在較近,其DNA僅有部分發生斷裂,所以通過進壹步的深入研究,隨著生物技術的不斷發展進步,科學家們還是有機會對其進行局部修復的。

再比如,以前在北極地區生活的大海雀,壹種與南極企鵝類似的海鳥,在1800多年前滅絕,那麽在北極永久凍土層中也會長期保存著它們的屍體,由於其滅絕的時間距離現在更短,所以應用克隆生物技術,對其基因進行修復,然後使其重生的可能性就更大。

當然,克隆技術在受到嚴格的管控約束之下,只要方向正確、目標明確、措施得當,其重點將不再是重生那些已經滅絕的動物,而是盡最大努力保護那些瀕危的野生生物,為拓展它們的基因交流提供必要的保障,同時也會為現代醫學的發展、延長人類壽命等領域,來發揮其應有的作用。

克隆的原理

克隆是指無需交配,僅通過生物體的體細胞就可以進行的無性繁殖,具體的操作方法是這樣:

1:先將體細胞的細胞核移植到去核的卵細胞中,再利用微電流讓兩者融為壹體,促使該細胞分裂成為胚胎。這壹步類似於精子進入卵子,並讓卵子受精。

2:當胚胎發育到壹定程度時,再把這個胚胎放入雌性動物的子宮內,使雌性生物孕育這個胚胎。

3:該雌性生物通過生產的方式,把這個利用體細胞繁殖的胚胎孕育成熟後生育出來。

由於該胚胎是用體細胞發育而成的生物,因此該細胞發育出的個體具有與提供細胞核的個體相同的特征,比如說:提供體細胞的人擁有黑發、黑瞳孔、高個子,那麽他的後代也會擁有和他壹樣的特征,是他的克隆版,因此該項技術被稱為“克隆”。

當然了,由於倫理法則的存在,目前並沒有克隆人的出現,但人們培育過克隆羊多利。

經研究,多利繼承了母親塞特母綿羊的壹個體細胞,由於采用的是克隆技術,因此不需要精子和卵子結合,這也意味著基因不會重組、變化,所以多利擁有母親壹樣的DNA。

其實所有克隆的生物都擁有和母親壹樣遺傳結構,很少有基因突變的情況發生。

從克隆的研究方面來看,克隆的技術已經足夠成熟,如果能用它來克隆恐龍,豈不是更方便人類研究恐龍。

那麽,為什麽科學家沒有克隆出壹個恐龍呢?

克隆恐龍

其實並不是科學家不願意克隆恐龍,而是現今人類已經找不到恐龍活的細胞,也無法提取出恐龍的DNA。

首先,我們知道幾乎所有生物的遺傳信息都儲蓄在DNA中,少部分生命如細菌、病毒采取RNA儲存遺傳信息。

想要克隆恐龍,意味著我們要知道恐龍基因的數量和序列,而想要知道這些,需要從這幾個方面入手。

我們壹個個分析壹下。

首先,恐龍已經滅絕了,並不存在活著的個體,因此第壹條路行不通。

那麽第二條路呢?從恐龍化石中應該可以提取到DNA吧,畢竟化石中存儲著恐龍的很多信息。

但是很可惜, DNA具有半衰期,目前已經無法從化石中提取到恐龍的DNA了。

DNA的半衰期是指,當細胞死後,殘留的酶就會分解 DNA 核苷酸之間的化學鍵,科學家發現,每隔521年,DNA中的脫氧核糖核苷酸之間的化學鍵就會斷裂壹半,因此DNA的半衰期為521年,也就是說,即使保存的再完好,680萬年之後,DNA就會被分解的壹個不剩。

嚴苛來說,人類想要知道恐龍基因的數量和序列,需要距我們150萬年之內的DNA,然而恐龍早在6500萬年前就已經滅絕了。因此從恐龍化石中也提取不到恐龍的DNA。

以上兩個路徑都被堵死後,科學家們把目光轉向了恐龍的後代,理論上來上,恐龍的後代即使有基因上的變異,但還保留著恐龍的壹些基因,只要提取這些基因,並反向編輯,是不是就可以培養出恐龍了呢?

事實上也真的有科學家這樣做了。

美國古生物學家霍納壹直在研究壹種名為“恐龍雞”的研究,具體是這樣的,因為雞是恐龍的後代,因此雞的DNA中隱藏著恐龍的DNA信息,只要激活恐龍的DNA信息,人類就有可能復活恐龍。

而目前,這項研究還沒有真正的復活壹只恐龍。

這是因為雖然雞是恐龍的後代,但是恐龍在演化成雞的過程中,我們根本無從得知基因變化了多大的變化。更關鍵的是,即使人類有基因編輯的功能,但人類並不知道恐龍的基因排列順序與數量,因此無法操作“上帝的手術刀”,讓演化逆進行。

總結

總結以上,妳會發現,克隆的技術以及實際操作在很多國家都已經成熟,之所以沒有用來克隆恐龍,是因為克隆至少需要壹個體細胞,而目前科學家別說體細胞,就連壹個完整的恐龍DNA都得不到,因此無法完成克隆。

而且,這種無法克隆並不是當前技術無法實現克隆恐龍,而是有關恐龍的遺傳信息已經在這個世界上滅絕了,即使它有後代,但後代的DNA已經經過環境的改變,讓它與恐龍漸行漸遠了。

因此,恐龍註定是復活不了的了。

至少以目前的科學認知來看這是沒可能的。

按照科幻電影《侏羅紀公園》的路子,科學家從琥珀裏蚊子的消化道裏獲取恐龍的血液,然後,從恐龍的血液中獲取了恐龍的基因。但是,按照劇情的背景設定,由於經歷了太久遠的年代,這些基因已經破碎化了,於是,科學家用現代動物的基因將恐龍的基因補全,然後復活了它們。

這條途徑聽起來至少比從完全石化的骨骼化石入手更靠譜,然而,卻有壹些問題實際很難解決。首先,恐龍時代確實有了吸血昆蟲,但當時地球上也不是只有恐龍,還有別的動物,比如其它爬行動物、鳥類或者小型哺乳動物。妳幾乎無法確定蚊子到底是吸了誰的血,或者說,無法判斷獲取的血是不是恐龍的。而且,其實現在已經不用這麽麻煩了, 我們團隊去年剛剛在來自白堊紀的緬甸琥珀裏面找到了壹小截恐龍尾巴,這是第壹次在琥珀裏發現恐龍組織。 如果用琥珀裏的組織確實有效的話,從這塊琥珀上直接取材可要比到蚊子肚子裏去找血強多了!

(這是我們找到的那塊標本,之前被戲稱為“螞蟻上樹”。。。。。)

然而,這沒有用。

這要從基因的本質說起。按照比較專業的說法,基因是壹截具有遺傳效應的DNA片段。而DNA則是壹些復雜的化學物質,呈長鏈狀,上面的結構可以攜帶遺傳信息。壹個完整的遺傳信息片段會占據DNA的壹小截長度。

但是, 隨著時間的推移,DNA會降解、破碎,壹旦那些遺傳信息片段也破碎化,那就無法拼湊起來了……

那DNA能夠堅持多久呢?壹般來說,在自然狀態下,壹個生物的DNA分子在大約死亡後500年內就會被嚴重的破壞,幾乎無法獲得具有遺傳信息的DNA片段了。盡管封閉的琥珀也許有“密封保鮮”的作用,也能使DNA保存時間更長壹些。

可是,當時間上升到億年這樣的尺度時,這不是保存方式可以抗衡的,DNA幾乎已經完全降解。即便使用超高靈敏度的新壹代DNA測序技術,幾乎也沒可能獲得有價值的DNA片段了。

換句話說, 當壹篇英文的文章降解成壹堆散亂的字母,還如何能夠讀出文章的意思?何況這篇文章只由四種字母(ATCG)組成。對吧?

所以,我們無法從琥珀中獲得恐龍的基因,即使未來也幾乎沒有希望,因此無法用這條路線來復活它。

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