@ 2015.05.23 , 14:43

离恐龙鸡更进一步

# 相关前文:科学家培育出有恐龙特征的鸡胚胎

“鸡恐龙”的讨论上周点亮了科学世界,研究者们宣称他们已经把鸡胚胎的嘴改良为类似它祖先恐龙的嘴鼻部分。虽然一些专家赞扬了这个功绩,但一张嘴仅仅是把一只鸡变成恐龙需要的众多修改之一。

考虑到这些障碍,科学家离创造出一只恐龙鸡有多远呢?

一位来自蒙大拿州立大学古生物学的教授、落基山古生物学博物馆的馆长Jack Horner称我们有50%的几率能成功。

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Horner一直以来都支持改造一只鸡像一只恐龙的理念,和研究者们最新的研究不同,他实际上想培育出一只活的来。但他为何停留在那?通过了解怎样和何时去修改某些分子机理,无数的改变能够被触及到。Horner指出在黑暗中发光的独角兽不是不可能创造出来的。

做出一个所谓的鸡恐龙需要有四点主要的修改,把一只鸡转变为一只像恐龙的野兽,科学家们必须要给它牙齿和一只长长的尾巴,并把它的翅膀恢复为胳膊和手掌。

这只生物也需要一张修改过的嘴巴。研究人员说,“我们可以把恐龙鸡项目类比为探月计划,我们知道我们能做到,只是有些大的障碍。”

当前的挑战

众多障碍中的一个在最近的研究中清晰起来,五月十二号出版的进化期刊(Journal Evolution)中,研究人员把鸡嘴转变为恐龙口鼻部。但这一小步却包含了七年的研究工作。首先研究人员研究鸡和鸸鹋胚胎的喙部发育以及乌龟、鳄鱼和蜥蜴胚胎的鼻部发育。

很可能在数百万年以前,鸟类和爬行动物在鼻部上有着相似的发育途径,但是久而久之,分子突变导致了鸟嘴的分化。

对研究人员来说得到现今的动物的胚胎很困难,例如鳄鱼,因为研究人员需要找到农场来饲养它们。而分子工作决定着基因的发展方向,研究人员需要花费大量的时间和很多次的实验来验证它们如何起作用,这有点类似于找寻化石。为了他们的“寻找化石”工作,研究人员需要鸟类和它们祖先大量的化石记录来观察鸟类在它们进化的不同阶段长得咋样。

这项研究的首席研究员Bhart-Anjan Bhullar说,“在你尝试着追踪它之前你必须理解你在追踪什么。”

Bhullar的博导Arkhat Abzhanov是来自哈佛大学的发育生物学家,他和他的队友们专注于两个在面部发育中很活跃的基因。研究人员发现每个基因编码一种蛋白质,但是不同蛋白质(执行基因的工作)在现代鸡和爬行动物的胚胎发育中显示出不同的活性。当研究人员阻塞这两种蛋白质在小鸡上的活性时,鸡们发育出类似口鼻部的结构,而不是鸡嘴巴。

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意想不到的发现

然后有个未预期到的发现揭示了手头的复杂任务:当实验组把鸡胚胎的喙部转变为口鼻部时,它们也在不经意间改变了鸡的上牙膛,或称之为上颚。

相比之下,鸟类胚胎的上颚是宽而平的,连接“到头盖骨其余的部分用一种先祖的爬行类上颚骨连接方式,但是鸟类上颚骨不是这样连接的”,Bhullar说,对鸟类来说,“颚骨实际上是长而窄的,并且它和头盖骨的其他部分联系不是很紧密。”实际上鸟类能够相对它们下颚独立地抬起它们的上颔骨——一种在大多数其他脊椎动物上不可见的能力。

因此,通过改变喙部,研究者们也能改变上颚。当研究人员返回到化石记录时,他们发现鼻口部和颚骨似乎在进化中同时变化。例如一个八千五百万年前的似鸟类生物的化石有牙齿并且原始的鸟嘴也有似鸟的上颚,研究者说到。
然而在更古老的一块化石上,上颚并没有改变,喙部也是同样没改变,Bhullar说。

“以上的部分实验性地检验了是否我们看到的分子改变事实上能够以我们预测到的方式来改变骨骼,”Bhullar说。“在某种程度上,那概括了我们所见到的在化石记录中的改变。”

但是他的目标“仅仅是去用一种尽可能深的方式来理解在主要的演化过渡之后的分子机制。” Bhullar对创造“一种更加具有创新性的,更像恐龙的鸟类”不感兴趣。

起作用吗?

Horner对创造出一只所谓的鸡恐龙感兴趣。他的团队现在正在致力于给鸡们一个长长的尾巴——争论性地造出一只恐龙鸡最复杂的部分,他说。例如他们刚刚在老鼠身上筛选过基因来确定哪种类型的遗传途径阻碍了尾巴的发育。这些知识能够帮助他们想出如何接通尾部的生长,他如是说。

但是鸡会对尾巴、胳膊、指头和牙齿做出反应尚待分晓,Bhullar说到。

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但是从另一方面来说,鸡可能是有弹力的生物。“只是因为你改变了一部分并不意味着动物能够使用它或者能够正确的去使用它,”他说道。“你或许能给一只鸡指头,但是如果这些指头上没有正确的肌肉附在上面,或者如果神经系统和大脑没有适当的连接来操纵单独的手部,那么你可能不得不做相当多的追加工程。”

“人们有时也会低估身体的可塑性(灵活性)”,Bhullar说到。“令人惊异的是有多少补偿会进行下去,并且特别地神经系统是非常可塑的。”

Bhullar说到如果似恐龙的特征,比如鼻子和牙齿,会被修复,他会对“是否大脑不会连接自身在某些允许这些动物用这些功能的方面”感到好奇。

Horner把给只鸡一个似恐龙的尾巴比作把只狼饲养成吉娃娃,除了前者是在一个加速的时间进程上以外。

“我们已经仅从饲养上得到了各种各样的转基因的动物,”他说到。“我们能造出一只恐龙鸡,并且我们能造出在黑暗中能发光的独角兽。从根本上说我认为我们能够造出一切我们想要的东西,一旦我们掌握了基因。问题是,为什么有人会在意如果他们不在乎一只吉娃娃的话?”。

对于他来说鸡恐龙是有关于回答的最大的问题。“我们中的任何一人对我们如何走到今天,每个事物从何而来感到好奇必须对进化生物学感兴趣,这从根本上说是这个地球上的生命蓝图。”

本文译自 livescience,由译者 Wily-Wan 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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