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灭绝生物重返地球的“前夜”

来源:西南科技大学文学与艺术 作者:王芳婷

恐龙,远古的神秘大型动物,关于它们灭绝的原因,人们至今众说纷纭,书籍、电影中有关恐龙的想象更是从未停止。电影《侏罗纪公园》中就有关于复活恐龙的情节:科学家们发现凝结在琥珀中的史前蚊子后,从其血液中提取恐龙的DNA,加以修补和培育繁殖,将已经绝迹6500万年的史前庞然大物复活。

时光流转,再次相见

在词典中“复活”一词,指的是生物死亡后再复生。这意味着与从事挖据、清修、复原、组架,协助博物馆展览的古生物修复师相比,复活古生物的科学家们面临的难度更大。他们需要运用DNA修复、基因编辑、跨物种基因嵌合、人造生命、克隆技术……各类生命科学的知识,让一个已经完全消失的生物,重新出现并能继续生存下去。对于科学界而言,复活古生物是一场极富挑战性的重大科学研究。

亚历山大·佛莱明(Alexander Fleming)在实验室里意外发现了青霉素,弗里德里希·凯库勒(Friendricha Kekule)一觉醒来悟出了苯环结构、汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Oersted)一不留神发现了电流的磁效应,一些重大的科学发现似乎都与科学家们偶然行为分不开,与它们相似,复活灭绝的古生物也开始于一次偶然发现。1980年,痴迷于琥珀中昆虫的病理学家乔治·博伊纳(George Boyd)和他的未婚妻罗伯塔·赫斯(Roberta Hess),打开了一枚来自波罗的海的四千年的琥珀,发现里面包裹着一只保存十分完好的雌性苍蝇。罗伯塔花了几天时间,用小钳子和玻璃刀片将苍蝇的内部器官做成超薄切片,并成功在显微镜里看到了组成细胞基因组的线粒体、核糖体、肌肉带和细胞核。

两年后,这一发现登上《Sience》封面文章,迅速引起了分子遗传学家们的关注。细胞核中既然包含细胞的遗传物质,那么克隆其遗传物种中的DNA,再确定“核苷酸”的字母顺序,古生物很可能就会被复活。学术界首次出现了将DNA和复活灭绝生物直接挂钩的观点。在这种观点的影响下,乔治组成了一个专门从事DNA测序的复活小分队(Extinct DNA Study Group)。之后,不少生物学家难以抑制内心的好奇之心,也开始通过DNA测序来复活已灭绝生物。美国古生物学家杰克·霍纳(Jack Horner)就试图从恐龙后裔——鸡身上获取DNA。为了提高实验成功率,科学家们还用当时最先进的聚合酶链反应(PCR)技术,复制了上百万份退化的DNA片段。

在科学家们疯狂地进行DNA测序时,另一种复活古生物的方法也在悄然进行中。1996年,世界上诞生了第一只用已经分化的成熟体细胞克隆出来的羊——多利,它的出现给了科学家们新的启发。面对一些灭绝不久的生物,科学家们及时保留下了它们的细胞,并将其植入相似物种的卵细胞内,不断对相似物种进行人工受孕,直至其生下性状最接近灭绝生物的孩子。在这种“克隆技术”的帮助下,已经灭绝的布卡多山羊、胃育蛙等生物都搭乘“时光机器”重返了地球。

布卡多山羊、胃育蛙等已灭绝生物的复活给了科学家们希望。目前,澳大利亚的研究小组已经在研究复活已经灭绝了的塔斯马尼亚虎;美国则在尝试复活灭绝的一种野生白山羊;美国、中国、日本、韩国等国家都成立有复活猛犸象项目。

终究是南柯一梦

随着克隆,基因检测,试管等一系列新型科学技术的应用,科学家们一次次讨论古生物复活技术的可行性。他们不断利用生命科学的知识理论和应用技术,在单细胞水平上研究“人造生命”和在多细胞生物水平上研究干细胞发育,以此得到细胞生物的基因组,来完成古生物的复活。但是利用这些技术复活神秘的远古生物却并不容易,因为遗传信息最重要的载体——DNA分子本身非常脆弱。

2012年,英国《自然》杂志介绍了一项由来自澳洲和丹麦的研究成果。这一题为《骨中DNA的半衰期:158个陈旧化石的衰变动力学测量》(The half-life of DNA in bone:measuring decay kinetics in 158 dated fossils)的研究发表在《皇家学会学报B》上。研究指出DNA分子在保存条件相当稳定的化石中半衰期大约为521年。

这个半衰期相比于恐龙灭绝至今的6500万年过短,所以这一研究成果直接宣布了《侏罗纪公园》小说和电影中所描绘的技术路线可行性近乎为零。因为DNA分子会随着生物的死亡而开始降解,生物内的细胞、环境中的酶,以及来自太阳的紫外线辐射,它们会不断地破坏生物的遗传密码,氧气和水也会改变生物遗骸中的脱氧核糖核酸。并且,DNA在保存中还会受到各种污染,既有真菌、细菌、植物等客观因素,也有人类行为的主观因素。

科学技术的限制也成了灭绝生物重返地球路上的“拦路虎”。2003年,西班牙科学家阿里亚斯(Arias)和他的团队成功复活了已经灭绝的布卡多山羊。不过,这只刚出生的布卡多山羊只活了十分钟。因为该项技术尚未成熟,其成功率一直很低,不仅孕育已灭绝物种的生命难以成功,新生的幼崽还经常会出现因为患有生理缺陷很快又面临死亡的情况,这只布卡多山羊就因巨大的肺叶占据其胸腔而死亡。

“能看到活的猛犸象总归是一件很酷的事。”斯坦福大学伦理学家汉克·格里利(Hank Greeely)说道。作为冰川时代结束标志的猛犸象,它们在气候寒冷的更新世广泛生活在欧亚大陆北部。但近些年来,随着一系列猛犸象残骸、尸体甚至是血液的发现,各国都开始启动复活猛犸象的研究工作。不过,新西兰保育生物学家格拉斯·阿姆斯特朗(Doug Armstrong)发出疑问:“复活的猛犸象是否能够适应这样的环境?”因为猛犸象在地球上消失的这段岁月里,地球环境已经发生了翻天覆地的变化,全球变暖让北极的冰川正在逐渐融化,他们原有的生存环境已经改变。

上世纪90年代,科学家从4000万年前密闭在琥珀中的无刺蜂身上提取出了肠菌,经过实验培养,肠菌成功复活。2018年,来自俄罗斯莫斯科国立大学与美国普林斯顿大学的研究人员,成功将深埋在西伯利亚永冻土内4万年前的有机体解冻,并让其中极小的线虫重新恢复了生命迹象,甚至开始进食。但这些成功案例的前提是古生物遗体一直处于冰冻休眠状态下,它们身体内的DNA保存完好,能通过实验培养的方法,再现生命活动的迹象。

“生”“死”抉择

2013年,病理学家乔治·博伊纳(George Boyd)的儿子亨德里克·博伊纳(Hendrick Boyd)登上TEDx(通过演讲来分享经历和体验)大会的讲台,为人们讲述复活灭绝物种的故事。深受父亲影响的博伊纳一直从事于复活古生物的研究,更构建了灭绝生物的蓝图。同时,在演讲中他也坦言:“孩子们会惊喜于从冻土中走出的巨兽,但大人们必须为自己的行为负责。”

亨德里克的演讲引发了科学界内部对“人类是否应该复活灭绝动物”问题的新一轮争论。以乔治为代表的支持者认为,让灭绝物种重返地球是人类的责任。因为正是人类的捕杀、破坏环境、传播疾病等才导致它们灭绝。其次,让一些生物复活并加以研究,可能会带来切实可见的益处。2012年,斯图尔特·布兰德(Stewart Brand)在围绕“去灭绝”行动为研讨主题的会上,就提出了物种的消失会降低生态系统的多样性,物种的增加会让生态系统变得更加多元的观点。

“我们的初衷是保护生态,动物的知名度其实没那么重要,我最关心的是物种的功能性损失。”加州大学圣芭芭拉分校的生态学家达格拉斯·麦考利(Dauglas Mccauley)则持有另外不同的观点。生态学家们从另一个角度反对复活古生物,这些灭绝生物的复活可能会打破现有的生态平衡,造成不利影响,违背了达尔文《进化论》中“物竞天择,适者生存”的观点。杜克大学的生态学家斯图亚特·皮姆(Stuart Pim)就曾直接否认了“复活论”,他认为复活灭绝物种完全是在浪费时间。

“投入大量时间和精力挽救‘逝者’,与更多关注和保护‘生者’相比,孰轻孰重?”面对科学界该不该复活已灭绝生物的争议,美国《国家地理杂志》在2013年的一期封面文章——《复活已灭绝动物》,提出虽然借助动物化石和标本中留存的DNA,以及日益先进的克隆和基因技术,人类已经能够复活一些早已灭绝的动物,但保护现有生物比让灭绝的生物死而复生更有意义的看法。

当前,人类正在面临一场全球性生物多样化危机,地球上每天约有150种物种灭绝,这个灭绝速度是史前时期的1000倍。2019年5月6日,《全球生物多样性和生态系统服务评估报告》在法国召开的生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)全体会议第七次会议上正式发布。报告称,全球物种和生态系统正快速消减,并提出遏制这一趋势加剧的方案,希望各国能够共同努力。

随着生态系统的日益恶化,生物学家要求将资金和技术投入保护濒危生物的呼声也越来越高。2017年,《自然——生态与进化》上报道了一项维持灭绝动物种群需要多少费用的研究成果。其中表明,如果不把钱用于复活灭绝动物研究,而是分配到现存物种的保护计划当中,人类会看到生物多样性有一个更大的增加——大约两倍到八倍的物种会得到保护。不少生物学家们已经意识到保护濒危动物比复活灭绝生物更有意义。正如,这项研究的第一作者、加拿大渥太华卡尔顿大学生物学家约瑟夫·班尼特(Joseph Bennett)所说:“把钱花在活的动物身上要比花在死的动物身上

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