我們對Dino DNA有什么了解
自從發(fā)現(xiàn)軟組織可以保存在恐龍化石中之后,古生物學家瑪麗史威澤就被問到了“侏羅紀公園”的問題 - 我們能不能找到原始的恐龍DNA?如果是這樣的話,我們有朝一日可以重建這些令人敬畏的動物嗎?這些問題的答案可能會變得非常復雜,因此Schweitzer博士已經(jīng)提出幫助我們了解我們目前對恐龍DNA的了解以及可能的情況。
我們可以從化石中獲取DNA嗎?
問題應該是,“我們能得到恐龍DNA嗎?” 骨骼由羥基磷灰石礦物質(zhì)組成。這種礦物質(zhì)對DNA和許多蛋白質(zhì)具有如此強烈的親和力,它在現(xiàn)代實驗室中用于凈化這些分子。因為這種恐龍骨已經(jīng)在地上呆了
6500萬年,所以如果能夠積極地尋找DNA,那么可能會發(fā)現(xiàn),只是因為某些生物分子,包括DNA,像維可牢尼龍搭扣一樣粘在礦物上。然而,挑戰(zhàn)并不一定是尋找DNA,而是通過排除其他來源來證明DNA是恐
龍。我們有朝一日可能從恐龍骨中恢復真正的DNA嗎?科學的答案是“是”......所有事情都有可能發(fā)生,直到被證實。我們是否已經(jīng)證實了這種可能性?沒有。我們恢復了“真正的”恐龍DNA嗎?不。因
此,這是一個懸而未決的問題。
DNA能在化石記錄中持續(xù)多久,我們怎么能確定它是恐龍,而不是從環(huán)境中浸出的現(xiàn)代實驗室污染物或DNA?
科學家們提出DNA的保質(zhì)期很短,大多數(shù)人認為DNA不太可能持續(xù)長達一百萬年,最多不會超過五六百萬年。這種情況使我們無法從6500萬年前最后一次走遍地球的恐龍那里獲得它!但是他們是怎么得到這
個號碼的?
一些人通過將已知長度和組成的分子放入熱酸中來研究DNA降解,并監(jiān)測分解所需的時間。他們利用熱量和酸度作為時間的代理,并宣稱DNA迅速分崩離析。一項研究旨在從逐漸老化的化石中恢復DNA - 從
幾百年到大約8000年。他們發(fā)現(xiàn)可回收DNA的數(shù)量隨著年齡的增長而下降,他們用它來模擬“腐爛率”。然后,他們預測,但沒有測試,小至175堿基對的DNA極不可能在白堊紀骨骼中持續(xù)存在。奇怪的是
,同樣的研究表明,單獨的年齡不能解釋DNA丟失或保存。
另一方面,我們使用了4種不同的證據(jù)來證明一種化學上類似于DNA的分子定位于我們骨骼中的骨形成細胞,并且與我們可能期望發(fā)現(xiàn)的一致,如果它是恐龍。那么,我們?nèi)绾闻袛鄰墓趋乐谢厥盏腄NA是否
真的是恐龍,而不是污染物?
DNA可以持續(xù)很長時間的想法是最好的,所以任何聲稱尋找/恢復恐龍DNA的人都必須符合最嚴格的標準。我們建議如下:
從骨骼中回收的DNA序列應該與我們對其他數(shù)據(jù)的預期相符。例如,有超過300個字符將恐龍與鳥類聯(lián)系起來,并強烈暗示鳥類的起源位于獸腳亞目(肉食)恐龍之中。因此,從恐龍獲得的DNA序列也應該
遵循這種模式,與鳥類DNA相似而不是鱷魚DNA,但顯然與兩者都有所不同,因此它們可以自信地與現(xiàn)代來源區(qū)別開來。
如果DNA是原始的,它很可能是高度分散的,并且很難通過我們現(xiàn)有的方法進行分析,這些方法是為了對健康的DNA進行測序而開發(fā)的。如果“T. rex DNA”是長片,相對容易排序,很可能是污染物。
相對于其他分子,DNA被認為是脆弱的。因此,如果存在真正的DNA,也應該存在其他更耐用的分子。來自恐龍骨的DNA序列應該始終伴隨有證據(jù),包括序列,例如,對于已知在骨 - 膠原蛋白中具有抗衰退
性的其他分子的持久性。如果能夠顯示與禽類和鱷魚DNA序列相似的DNA,并且還能顯示出指向類似進化關(guān)系的膠原蛋白序列,那么“真正的”恐龍DNA的情況就會增加。例如,人們還應該能夠證明構(gòu)成細
胞膜的脂質(zhì)的持久性。脂質(zhì)總體上比蛋白質(zhì)或DNA更具抗性。
如果證明DNA和蛋白質(zhì)持續(xù)存在,除了序列之外的其他方法也應該支持這一結(jié)論。例如,蛋白質(zhì)與特異性抗體的結(jié)合可用于顯示蛋白質(zhì)信號定位于組織,而不存在于周圍的沉積物中。在我們的研究中,我
們能夠使用DNA特異性染色和與脊椎動物DNA相關(guān)的蛋白質(zhì)的抗體,定位一種化學上類似于DNA的物質(zhì),該物質(zhì)在從這種霸王龍中回收的骨細胞中。
最后,也許最重要的是,對于任何測試的所有步驟,都應該采用適當?shù)目刂拼胧?。產(chǎn)生DNA的樣品應該與化石周圍的沉積物共同提取,并且實驗室中使用的所有緩沖液和化學品也應該被處理到與化石骨完
全相同的條件。如果這些也包含感興趣的序列,那么它很可能是污染物。
那么我們能夠克隆恐龍嗎?
在某種意義上,通常在實驗室中進行的克隆涉及獲取已知的DNA片段,將其插入細菌質(zhì)粒中,并讓每個細胞分裂時DNA片段一遍又一遍地復制。這導致來自插入克隆的相同DNA的許多拷貝。在第二種情況下
,克隆涉及從組織內(nèi)的細胞中取出全部DNA,并將其插入已除去天然核材料的活細胞中。然后將該細胞插入宿主中,供體DNA決定后代的形成和發(fā)育,后代在遺傳上與供體即克隆相同。羊多莉就是這樣的一
個例子。當人們提到“克隆恐龍”時,他們通常意味著沿著這些方向發(fā)展。然而,這是一個非常復雜的過程,恐龍的骨頭和生產(chǎn)的后代是如此之小,它會在我的書中排名“不可能”。
但僅僅因為訪問“真正的”侏羅紀公園的可能性微乎其微,并不意味著從古代遺骸中恢復原始DNA或其他分子是不可能的。事實上,這些古老的分子有很多值得告訴我們的。
因為所有進化變化必須首先發(fā)生在基因(以及它們編碼的蛋白質(zhì))中,所以分子可以直接告訴我們進化過程。我們還可以比使用實驗室代理(例如加熱)更直接地了解分子在自然發(fā)生條件下的耐久性,以
估計分子降解速率。最后,從包括恐龍在內(nèi)的化石中回收分子,可以獲得有關(guān)進化新奇的起源和分布的重要信息,如羽毛。
我們在化石的分子分析中還有很多東西需要學習,我們應該非常
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