最近又重溫了一下一個非常經典的電影《侏羅紀公園》,宏大的場面令人震撼,當年看這個電影的時候年紀還小,只是被那個離奇的故事所吸引,時隔多年再看,卻會發現其中有很多的科普知識在裏面,這樣的電影確實可以爲科普的推廣提供巨大的貢獻。

不過在這個電影裏面有一個橋段跟我們的寶石相關,那就是琥珀,科學家哈默得博士召集了大批的科學家,利用凝結在史前琥珀中的蚊子的恐龍血液提取出了恐龍的一串基因,然後將該DNA與青蛙的DNA結合在了一起,將已經在地球上滅絕6500萬年的恐龍復生了,最後使整個努布拉島成爲了恐龍的樂園,也就是侏羅紀公園。


這是科幻電影的橋段,在現實生活中,大家看看自己手上美麗的琥珀,想想這樣的事情會不會發生呢?

先從電影的科技顧問Jack Horner說起。電影中的古生物學家艾倫·格蘭特(Alan Grant)就以他爲原型,Jack Horner本身就是一個非常著名的古生物學家,發表過很多有關恐龍方面的論文,除此以外,他還是一個琥珀愛好者,收集了非常多的蟲珀,有一天,他突發奇想問自己,能不能從蟲子中提取DNA呢?於是召集了研究團隊,開始研究DNA的提取,沒想到這項實驗還成功了,破解了相關物種的一些DNA的序列片段,這個重大的發現發表在了科學界最著名的雜誌《Nature》上,這項研究成果當時也轟動了全球,也正是這個原因,《侏羅紀公園》的導演找到了Jack Horner擔任起了電影的科學顧問,並拍攝了這部非常好看的科幻電影。


很感謝這位著名的古生物學家的支持,不過有科學家的介入,電影裏面的橋段給人一種能夠實現的感覺,但是從目前的技術手段來講,還不能達到如此高的高度。

第一

克隆生物需要完整的DNA序列

根據僅有的一些生物學知識我們會很清楚的知道,想要複製一個生物,一定要知道這個物種全部的DNA序列纔可以。由於DNA分子非常的脆弱,當細胞死亡時這些DNA就開始分解,因此科學家們從古生物中發現的DNA還不足以獲得所有的DNA序列,尤其是一些年代較爲久遠的古生物,也都只是一些片段,並且由於長時間的分解導致DNA鏈變得過短而不能夠讀取有效的遺傳信息,所以通過古DNA的提取是不足以復活古生物的。不過這僅有的DNA片段可以爲我們瞭解古生物的相關信息提供了巨大的幫助。

但是電影中也正是基於這樣的科學事實,爲了能夠得到完整的生物基因序列,將得到的恐龍DNA片段與青蛙的相連接,最終的實驗才獲得成功。而得到的恐龍Indominous rex其實也是一種新型的轉基因恐龍,結合了恐龍物種和其他動物的基因,智商奇高。


雖然說在基因工程中確實能夠實現動物的轉基因,我們也經常能夠見到與轉基因動物有關的報道,讓一隻老鼠長出狗的尾巴,並不是一件很難的事情,但是要知道,即使是轉基因,也應該是一段能夠完整表達某一性狀的連續基因,而年代過於久遠的古DNA其實已經不能夠有效的傳遞遺傳信息了,因此即使與其他生物相結合,是否能夠真的表達出相應的形狀,還是個未知數。不過如果真的可以實現,這簡直是一件特別恐怖的事情。


第二

電影中的蚊子是一個不會吸血的物種

蚊子的出現時間大概是1.7億年前,而根據古生物的研究表明,最初的蚊子喙很短,是不適合刺吸的,因此不可能以吸食動物的血液爲生,到了白堊紀末纔開始出現吸血的蚊子,而恐龍的滅絕也大概是在這個時間,因此也有人認爲恐龍的滅絕可能與吸血的蚊子傳播疾病與病毒有關。所以說侏羅紀時期還沒有出現以吸血爲生的蚊子呢,所以何談通過蚊子肚子裏面的血液提取DNA呢?


第三

電影中的蚊子其實是一個不會吸血的物種

電影中使用的琥珀蚊子屬於Toxorhynchites rutilus,這種蚊子並不以吸血爲生,而是以樹汁爲生。另外,電影中的蚊子長有帶毛的觸角,說明是一隻公蚊子,要知道,只有母蚊子到了產卵期纔是吸血的,因此科學家也就無法從這隻根本不吸血的公蚊子的體內提取恐龍的血液,甚至提取DNA了。不過斯皮爾伯格導演認爲,電影中之所以選取該類蚊子,是因爲它體型巨大,被稱之爲"大像蚊子",選擇這個品種有可能是爲了電影震撼的效果吧。

第四

蚊子與恐龍根本就不在同一時空當中

多米尼加是最重要的蟲珀產地之一,電影中用來提取恐龍DNA的琥珀採用的就是來自多米尼加,而地區所產的琥珀大約形成於1700萬年到3000萬年前,屬於新生代的第三紀,而恐龍生存在6500萬年前的中生代(約2.5億年~6500萬年),兩者根本不在同一個時空當中,因此當然也不可能從多米尼加的琥珀中提取出恐龍的基因了。另外,到目前爲止,侏羅紀時期還沒有發現含有昆蟲包裹體的蟲珀呢,而多米尼加地區也沒有發現過任何有關蚊子的化石,不過這在今後的地質發現中有可能得到突破。下圖爲產自多米尼加的蟲珀。


以上這幾個事實表明侏羅紀公園中的橋段是不可能實現的,不過通過這個電影,我們可以提出以下幾個問題

第一

蚊子的化石中,真的可能含有血液嗎?

我們都見過蚊子喫飽了的樣子,圓滾滾的肚子看上去都是透明的,這樣柔軟輕薄的肚子有可能在化石中保存嗎?


答案當然是可以的,不過這種事情出現的概率是非常小的,第一次在蚊子中發現血液是在2013年,這距離《侏羅紀公園》電影的拍攝已經過去十年之久了,而同名的小說也早在1990年就發表出來了,可見科幻小說家確實可以作科學預言。這隻蚊子的發現要歸功於科學家Dale E. Greenwalt,研究成果發表在《美國國家科學院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)》上。這隻蚊子生長在4600萬年前,爲了確定蚊子腹部中的物質爲血液,利用的是無損的光譜分析,結果發現了大量的鐵和有機分子卟啉物質,而這兩種物質都是血紅蛋白的成分,血紅蛋白又是脊椎動物血液中發現的一種攜氧色素,從而推測這蚊子的腹部爲血液的成分,根據對比認爲,這血液有可能來自於某種鳥類。


雌血蚊腹部血紅素衍生卟啉的ToF-SIMS(陽性檢測模式)譜(USNM 559050)及對照組。

答案當然是可以的,不過這種事情出現的概率是非常小的,第一次在蚊子中發現血液是在2013年,這距離《侏羅紀公園》電影的拍攝已經過去十年之久了,而同名的小說也早在1990年就發表出來了,可見科幻小說家確實可以作科學預言。這隻蚊子的發現要歸功於科學家Dale E. Greenwalt,研究成果發表在《美國國家科學院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)》上。這隻蚊子生長在4600萬年前,爲了確定蚊子腹部中的物質爲血液,利用的是無損的光譜分析,結果發現了大量的鐵和有機分子卟啉物質,而這兩種物質都是血紅蛋白的成分,血紅蛋白又是脊椎動物血液中發現的一種攜氧色素,從而推測這蚊子的腹部爲血液的成分,根據對比認爲,這血液有可能來自於某種鳥類。


第二

爲啥一定要用琥珀中蚊子肚子裏面的血液呢?如果琥珀中直接有恐龍的化石就好了。

琥珀含有恐龍化石的概率是非常小的,我們可以想象一下,恐龍身體龐大,體重有可能達到數噸重,這需要多大的樹脂才能將其包裹進去呢?其實,並不是所有的恐龍都有龐大的身軀,最小的恐龍有可能只有幾十公分長。

中國的科學家邢立達發現了很多含有中生代古生物的琥珀化石,研究成果也不斷的發表在世界頂級的刊物上,例如《Nature》、《Current Biology》,在他所收集的琥珀中,發現了保存最完整的最小的恐龍的化石、保存完整的鳥類的羽毛等。下圖就是邢立達教授在琥珀中發現了一條長約3.85釐米的尾巴,旁邊還有兩個螞蟻,看上去就像兩隻螞蟻在樹上跑,非常有趣,根據這個尾巴的長度,推測這隻小恐龍的尺寸應該在18釐米左右。


第三

從這些恐龍的直接化石中,可以提取DNA嗎?

如果能夠直接從恐龍有關的化石中成功提取DNA,那麼將恐龍直接複製出來將是一件多麼容易的事情?古生物學家們也有過很多種嘗試,也確實能夠在一些生物化石的骨骼中提取出一些DNA片段,付巧妹教授就曾經利用古DNA解密現代人起源。但是,DNA是生物體內非常脆弱的一類分子,當生物死亡之後,生物活動停止的那一刻開始,DNA分子就要開始分解了,半衰期大約是521年,即使在最好的保存條件下-5℃,在經歷680萬年左右就會分解的一個不剩,大約在150萬年以後,剩下的DNA就會因爲太短而無法傳遞有意義的遺傳信息,因此那些已經提取出來的古DNA,也是無法讀取有效的信息的。另外,古DNA的提取面臨着地史時期和現代生物DNA的污染問題,如何確定所提取的是古DNA是一個非常棘手的問題。雖然經常會見到一些有關恐龍古DNA提取的報道,但其實很多有關古DNA的提取的可靠性其實也並沒有得到有效的印證,得到的古DNA是否真的是恐龍的DNA仍然存在很大的爭議。


好了,關於這個問題就分享到這裏,希望對大家有所幫助。

主要參考文獻:

《琥珀寶石學》

《Toxorhynchites rutilus septentrionalis feeding on tree sap》

《Mummified precocial bird wings in mid-Cretaceous Burmese amber》

《Hemoglobin-derived porphyrins preserved in a Middle Eocene blood-engorged mosquito》

《A Feathered Dinosaur Tail with Primitive Plumage Trapped in Mid-Cretaceous Amber》

《古DNA研究35年回顧與展望》

《古代DNA序列的分析與甄別—兼評恐龍DNA研究》

《恐龍蛋DNA研究怎麼了》

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