问题

现在的生物科技可以复活琥珀中的生物吗?

回答
复活琥珀中的生物,听起来像是科幻小说里的情节,让人兴奋又好奇。那么,现实中的生物科技,到底能不能把那些被封存亿万年的生命重新唤醒呢?

琥珀:时光的胶囊,生命的暂停符?

首先,我们得明白琥珀是什么。琥珀是数百万年前,树木分泌的树脂,在漫长地质岁月中,经过一系列复杂的物理化学过程,比如脱水、氧化、聚合等,最终形成的化石。它就像一个天然的时光胶囊,将当时周围的生物,比如昆虫、植物、羽毛,甚至小型的爬行动物,完整地封存在里面。

为什么琥珀如此珍贵?因为它为我们提供了一个窥视史前世界生物的机会。那些在琥珀中发现的生物,很多都保持着令人惊叹的完整度,它们的身体结构、毛发,甚至是内部器官,都可能在一定程度上被保留下来。这给了科学家们一个巨大的诱惑:既然它们保存得这么好,能不能……就这么“救活”它们呢?

复活的梦想与现实的鸿沟

理论上,要复活一个生物,我们需要两个最关键的要素:活的细胞和完整的遗传信息(DNA)。

1. 活的细胞: 这是最根本的要求。生命活动,无论是生长、繁殖还是维持基本生理功能,都离不开有生命力的细胞。琥珀中的生物,即便保存得再完好,也已经死亡了无数年。死亡意味着细胞结构和功能丧失,新陈代谢停止。即使是细胞壁或细胞膜在物理上还存在,里面的生物化学反应早已停止,它们已经不再是“活”的细胞了。

2. 完整的DNA: 即使没有活细胞,我们还可以尝试从死去的细胞中提取DNA,然后通过一些技术,比如基因编辑、体外受精等来“重建”生命。DNA是生命的蓝图,记录着一个生物的所有遗传信息。

然而,DNA就像一本脆弱的书籍,时间是它最厉害的敌人。DNA分子很容易受到环境因素的影响,比如紫外线、辐射、水分、酸碱度以及微生物的分解。在漫长地质年代中,琥珀中的生物DNA早就被分解得支离破碎了。

科学家们确实在一些古老的样本中,比如猛犸象的毛发、恐龙的骨骼化石中,尝试提取DNA。有时候,他们确实能提取到一些DNA片段,但这些片段往往非常短,而且充满了降解和污染。即便能够提取到一些片段,也远远不足以完整地重建一个生物的基因组。要知道,一个生物的全部基因信息,就像一部厚厚的百科全书,而琥珀中的DNA,可能只是其中几页残缺不全、被烧焦的纸片。

那么,生物科技目前能做什么?

尽管复活琥珀中的生物目前是天方夜谭,但生物科技在“古老”遗传物质的研究和应用上,已经取得了许多令人瞩目的进展:

DNA提取与测序技术的进步: 科学家们开发出了越来越高效的DNA提取和测序技术,即使是极少量、高度降解的DNA,也有可能被分析出部分信息。这使得我们能够了解一些灭绝生物的基因组特征,比如古人类、古哺乳动物等。
基因编辑技术(如CRISPRCas9): 这项技术允许科学家精确地修改DNA序列。如果能够获得某个生物的完整基因组信息,理论上可以通过基因编辑技术,将这些基因“植入”到另一个具有相似生殖细胞的生物体内,或者在体外构建出相应的基因组。
“去灭绝”(Deextinction)的尝试: 这是一个更前沿的领域,目标是复活已经灭绝的物种。目前的研究大多集中在相对较近灭绝的物种,比如旅鸽、白狼等。这些研究通常依赖于能够找到保存相对完好的DNA样本(例如从博物馆标本中),然后利用现代近亲物种的卵子和代孕母亲来完成。即使是这样,也只是“复刻”了物种的基因,不代表是真正意义上的“复活”。

为什么琥珀中的生物如此难以复活?

回到琥珀本身。琥珀虽然能很好地保护生物体,但它并不能阻止生物体在死亡后发生的基本降解过程。

细胞死亡: 即使在琥珀中,生物体死后,细胞内的酶会开始分解细胞结构,DNA也会被自身的酶或外来的微生物(尽管琥珀的阻隔作用很好)降解。
DNA降解: 琥珀中的DNA,即使保存了下来,也极有可能已经断裂成非常小的片段,并且容易受到紫外线、辐射等影响而进一步损坏。
缺乏“活”的载体: 即使我们能够拼凑出一些DNA片段,也需要一个健康的、能够发育成完整个体的载体,比如一个能够接受这些DNA的卵子。我们无法在琥珀中找到这样的“活”载体。
生物活动的复杂性: 生物体的生命活动远不止DNA。它还需要一个完整的细胞器系统、蛋白质、RNA等等。这些更精细的生物分子,在死亡和漫长的时间里,也早已丧失了活性。

总结一下

就目前我们拥有的生物科技而言,复活琥珀中的生物,是一个遥不可及的目标。 即使是那些看起来保存得如同昨日般的昆虫,它们的细胞也早已死亡,DNA也早已断裂、降解。我们无法从一个死亡、分解的生物体中,找到足够的信息和活性物质来重新启动一个生命。

然而,这并不意味着对琥珀生物的研究没有意义。琥珀为我们提供了一个无与伦比的窗口,让我们能够研究史前生命的形态、生态、甚至微观结构。科学家们可以通过琥珀,学习到关于进化的重要信息,了解古老生物的生存方式,甚至从中发现新的药物成分或生物材料。

所以,虽然我们暂时无法让琥珀中的“琥珀人”或“琥珀虫”重新挥动翅膀,但琥珀依然是生物科技和古生物学研究的宝藏,它以另一种方式,让我们对生命有了更深刻的理解。

网友意见

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现在的生物科技不能根据“天然琥珀中的生物遗骸的遗传物质”将其重造出来,原因不是生物科技弱,而是DNA有限的化学稳定性和天然琥珀的年代导致其包含的遗传物质早已降解、没有可检测的基因序列。

人为制造的琥珀和琥珀前体可以夹带生物的遗传物质,其保存状况和制造方法可以允许一些遗传物质被有效测序。通过基因工程、细胞培养、克隆技术、胚胎发育的过程,可以重造带有同样的或近似的遗传物质的生物。

《侏罗纪公园》的写作背景是,二十世纪八十年代欧美多个实验室发表的文章显示从琥珀中提取出DNA片段,1990年美国科学家声称从琥珀中早已灭绝的古代蜜蜂样本里提取了DNA片段,在那时看起来这好像是完全可行的。

可是,随着人类PCR技术的进步,人们发现那些乐观的结果只是被现代微生物污染造成的错误,在排除了污染之后反复实验,再也没能复现当时的结果。进一步研究发现,多糖之类较为坚固的生物大分子的结构在琥珀中也只能保存数万到数十万年,树脂分子和生物大分子会通过硫基团发生各种反应、将后者的结构破坏,而且自然形成琥珀的过程包含高温导致的快速固定和脱水,对DNA的破坏作用更大。

理论和实验数据显示,生物死后留在骨骼中的242bp的mtDNA序列的半衰期约为521年。在零下5摄氏度的冻土掩埋条件下,骨骼中30bp mtDNA的半衰期约15.8万年[1]。其它部位的DNA降解还要更快。这样的时间无法支持《侏罗纪公园》想要的六千五百万年前到上亿年前的非鸟恐龙在地层里留下DNA。

2013年,英国曼彻斯特大学的研究人员在《PLOS One》上发表文章称,60年前的琥珀前体和约10612±62年前的琥珀前体中的昆虫遗骸不含有内源DNA。六十年。这宣告了《侏罗纪公园》描述的复活途径彻底断裂:琥珀加速了DNA的降解,遗传信息丢失得比生物遗骸直接埋在地层里还快。

不过,琥珀可以提供其夹带的古代生物的造型与大致的构造信息,对其进行分析可以大致了解其一部分生理特征。如果有足够的经费,现在的生物科技可以用穷举法筛选一个类似的生物出来,例如对现代蚂蚁反复进行基因编辑试错、让其生理特征逼近琥珀里的古代蚂蚁。

当你弄出一个生物体,它看起来像鸭子,叫起来像鸭子,走起来像鸭子,填起来像鸭子,然后烤了吃起来像烤鸭,那么你可以说它就是鸭子。这对非鸟恐龙来说也是一样的。

参考

  1. ^ https://doi.org/10.1098/rspb.2012.1745

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