微型时光机器带我们重游古生代

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微型时光机器带我们重游古生代

安·吉本斯

几百年来，研究古生代生活的人们必须依赖石头和骨骸这些确凿的证据来说明那些已不复存在的生物是什么样的。过去十年间，新型X光扫描和计算机三维模型已经改变了人们对骨骸、牙齿和外壳的分析方式。但正在出现一种更具革命性的分析方式——它可以揭示身体结构适应性变化过程，如恐龙羽毛的颜色或者毛猛犸象如何御寒，而骸骨证物是不能揭示这些信息的。

对于史前世界的新观点取决于这样的认识——“生物分子”，如古生代的DNA和胶原蛋白，可以存活好几万年，并为我们提供关于灭绝很久的植物、动物和人类的重要信息。过去十年中，该领域急剧发展，大大超过了我们的预期。1997年，位于德国莱比锡的马克斯·普朗克（1858–1947，德国理论物理学家，创立量子理论，并于1990年宣告以他名字命名的辐射定律，1918年获诺贝尔物理奖——译者注）研究院的演化人类学小组首次对穴居人的DNA片段进行排序，被认为是重大的里程碑。但今年，该实验室发表了穴居人的核基因组，声称为DNA的1千万倍之多（参见《今年的重大突破》第1605页）。过去十年间，这些分子以鲜明的色彩描绘了过去：古生代基因表明一些穴居人为红头发和灰白皮肤，古生代黑素体——影响色素的细胞器——已经揭示了中华龙鸟（一种具有小羽毛而不能飞行的小型恐龙——译者注）的绒毛尾巴为栗色。

古生代分子也可以揭示灭绝很久的物种之间的关系。举例来说，相对于爬行动物，恐龙细胞器的氨基酸顺序更接近于现代鸟类的。来自毛猛犸象的古生代DNA表明，它们的血液中含着特殊的御寒血红蛋白，今年研究者在细菌中对这种血红蛋白进行了复制。DNA甚至还表明，一些穴居人与我们的祖先进行了异种交配。

对于古生代DNA的研究开始于20世纪80年代中期。但早期的期望消失在一系列轰动一时但毫无根据的说法当中，如被认为8千万年的恐龙 DNA却是来自于人类。古生代DNA很容易受到细菌或科学家他们自己的DNA的污染，因此，没有人相信（或者公开发表）这些研究结果。由于资金枯竭，只有个别的实验室幸存了下来，且大多数位于欧洲。

但过去十年间，探索人类基因组研发的新工具拯救了古生代DNA的研究。举例来说，新型高吞吐量测序仪对小片段DNA的测序效果最好，而从受损的古生代样本提取出的正是这种小片段。这项技术使科学家可以以相对低的成本测定每一段提取出的DNA的序列。因此，他们可以找到方法来识别并排序从受污染的长段DNA中提取的短段古生代DNA，并提取出感兴趣的基因段。

随着排序能力的迅猛发展，研究员开始以创纪录的速度带来新发现。2005年，两个小组共同协作对古生代穴熊的2.7万个DNA碱基进行了排序。六个月后，另一个小组从猛犸象骨头中提取出了惊人的2.8千万个DNA碱基，表明猛犸象为约6百万年前的非洲象的分支。2008年，这个小组从 eBay网上买了猛犸象的毛发，并对猛犸象的整个基因组进行排序——首个灭绝动物的基因组。同一年，公开发表了首个完整的穴居人线粒体基因组；随后发表了另外五个。2010年，穴居人基因密码的破译将这项工作推向了顶峰。

2010年，马克斯·普朗克小组还取得了许多研究员十年前认为不可能的成就：仅通过DNA，他们确定了以前未知的人种。他们对西伯利亚洞穴的单个人类手指的线粒体基因组进行了排序。这个手指既不是穴居人的，也不是现代人类的；它貌似属于一个新的人种——4万年前居住在中亚。

同时，研究员还集中精力研究了其它古生代分子，如RNA和胶原蛋白。位于美国北卡罗来纳州罗利的北卡罗来纳州立大学的研究员发表了惊动人心的声明：他们已经分离出来自6.8千万年前的霸王龙和8千万年前的鸭嘴龙的胶原蛋白。一些科学家怀疑这些胶原蛋白来自细菌，而不是恐龙，但其他一些科学家仍把研究胶原蛋白作为了解条码碎片——无法辨别的骨头的方式。少数科学家甚至还在研究古生代种子的RNA——比DNA更易损坏——以获取早期作物的基因表现。

揭秘这些灭绝很久的生物，可能在当今世界也具有实际意义。一些科学家希望利用古生代DNA将遗传多样性引入受到威胁的物种，举例来说，那些北极熊。如果他们获得成功，灭绝很久的生物的生物分子可能有一天会帮助我们来拯救这些濒临灭绝的物种。

上校

时光机在哪里呀

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唉  只是可惜   没图片