恐龍基因的發現之路

1994年9月24日，美國古生物學家杰克·霍納領導的團隊，從一具6500萬年前的恐龍骨骼化石中首次發現并提取出恐龍的脫氧核糖核酸（DNA）。美國《科學》雜志回顧了30年前這一轟動古生物學界的大事件。

患有失讀癥的古生物學家

“侏羅紀”系列電影把恐龍這種遠古生物展現得活靈活現，其中有杰克·霍納擔任科學顧問的功勞。霍納1946年6月15日出生于美國蒙大拿州謝爾比。《科學》雜志曾于1994年10月刊發采訪霍納的專題報道，其中提到，霍納的成功讓他學生時代的老師們感到驚訝，因為他當初學習成績一直很不好。用霍納自己的話說，“學習起來很累，閱讀、寫作以及做數學題都非常慢”。在高中畢業考試中，霍納的數學沒及格，這讓他那身為數學老師的父親很失望。

父親知道，霍納從小就對古生物很感興趣。于是，他支持霍納發展自己的愛好。后來霍納考取了蒙大拿大學，主修冷門的地質學和動物學專業。在4年的大學生涯中，霍納的學習成績仍然不理想，總共掛了7科，沒達到畢業要求，因此沒能獲得文憑和學位。

大學肄業后，霍納一直找不到理想的工作，做過圖書館管理員、社區大學教師助理等。在逆境中，霍納對古生物學的熱情絲毫未曾消減。年輕的霍納一邊謀生，一邊繼續研究古生物學。他還不斷給全美各大博物館、自然科學館發去求職信，表示“可以做任何工作，只要和古生物學沾邊就行”。

直到1975年，年近30歲的霍納才被研究機構接納——美國普林斯頓大學自然歷史博物館聘請他做助理研究員。霍納終于可以把愛好和職業結合在一起了。他主攻恐龍方面的研究，不辭勞苦地奔赴各地參與挖掘恐龍化石，包括他的家鄉蒙大拿。

在發表了一些水準頗高的研究論文后，霍納在業界的知名度不斷提升。1982年，蒙大拿州洛磯山博物館聘請霍納擔任首席古生物學家。他的實驗室獲得了大量先進的設備，可以對各類恐龍化石進行詳細的研究。1986年，霍納的母校蒙大拿大學授予他榮譽博士學位。

霍納取得成功并不是偶然的。從20世紀80年代起，他引領了古生物學的一場變革，其核心是進行更多的分子古生物學研究，并將統計學應用其中。他對于“再造”古生物很感興趣，這類研究需要搜集海量數據。具體來說，霍納和他的團隊努力搜集同一物種的諸多標本，主要是化石，這樣就可以更細致地觀察物種的個體發育學（生物的成長和發育）特征，并據此解釋其行為。這有別于傳統的研究方法——僅僅繪制說明各物種之進化關系的進化分支圖。

值得一提的是，霍納遭遇學習困境的原因在1979年被找到了——他在那一年被確診患有失讀癥。患有這種疾病的人難以認識和理解書寫的或印刷的字詞、符號甚至色彩，即難以識別視覺信號的語言含義。它與大腦優勢半球內側“枕額腦回”的損害有關。在醫學上，失讀癥與失寫癥統稱為“視覺性說示不能”。

在從事研究工作之余，霍納每年都參加普及失讀癥相關知識的公益活動。他以自己的親身經歷激勵患病的孩子：“這是一種學習障礙，你們可能難以閱讀、寫作和計算。我也是這樣，直到今天還在和失讀癥作斗爭。不過不用怕，我們可以按照自己的節奏來學習，多思考我們喜歡的東西……”

恐龍化石的發現歷程

在洛磯山博物館展廳的墻壁上，簡要記錄著恐龍化石的發現歷程，其中包括霸王龍骨骼化石。這份記錄是由霍納擬定的——他想表達的是：自己取得的研究成果是以前人的努力和成果為基礎的。

1677年，英國牛津大學教授羅伯特·普勞特發現了一種巨齒龍的化石，這是有記錄的人類最早發現的恐龍化石。但囿于當時的相關知識體系和技術條件，普勞特誤以為那是一種身形巨大的古人類遺骸的化石。1822年，英國的一個考古團隊在該國南部發現了禽龍化石，當時它被稱為“類似大鳥的古生物”。1824年，英國地質學家威廉·布克蘭發表了世界上第一篇有關恐龍的科學報告。他以禽龍化石和斑龍化石為切入點，論述了這種遠古時期的生物，但沒有給它們擬定通用的稱謂。1841年，英國科學家理查德·歐文在研究一些恐龍化石后認為，它們很像蜥蜴，于是把這種史前生物命名為恐龍，意為“恐怖的蜥蜴”——這就是恐龍名稱的由來。

1902年，美國恐龍化石采集者巴納姆·布朗在蒙大拿州黑爾溪發現了一具巨型肉食爬行動物的骨骼化石。當時他在美國國家歷史博物館工作。在那之后的兩年，布朗致力于從堅硬的砂巖中挖掘出這種動物的整副骨架。由于骨骼相當沉重，布朗用馬匹拉動雪橇，把一塊塊骨頭運送到附近的公路上，再用卡車運往美國國家歷史博物館——這就是全球第一具完整的霸王龍骨骼化石。

美國國家歷史博物館把這種巨型肉食爬行動物命名為霸王龍，并公開進行了展示。在安裝骨架時，館長和布朗原本計劃重塑霸王龍的風采——展現出一頭“靈巧如鳥的巨獸”。但是他們無法把重達兩噸的骨骼擺放成他們心目中的理想姿式，最終只能將它組合成略顯呆板的直立狀態。

在霸王龍之后，其他大型恐龍的化石也陸續被發現。1910年，布朗率領的考古團隊在加拿大艾伯塔省境內的紅鹿河峽谷進行了大規模挖掘工作。他們在那里找到了保存極為完好的戟龍、盔龍和尖角龍等恐龍的骨骼化石，以及一些恐龍皮膚化石。

霍納之所以在這份記錄中重點描述霸王龍化石，是因為它正是恐龍DNA的來源。1994年9月24日，霍納和他的研究團隊宣布，從霸王龍腿骨化石中分離出了一段DNA。根據這段DNA所表達的信息，霸王龍與現代鳥類在遺傳學上存在相似之處，說明兩者之間有著某種形式的關聯。

持續30年的“雞龍”項目

自1994年起的30年來，霍納和他的追隨者從未停止實施一個項目：從恐龍的當代后裔——雞的身上獲取源自恐龍的DNA，然后“復活”恐龍。霍納表示，這個項目即使最終不能創造出“當代恐龍”，對于保護瀕危動物也具有重大意義。

在邁克爾·克萊頓的小說《侏羅紀公園》（“侏羅紀”系列電影正是以它為藍本）中，科學家從保存于琥珀中的蚊子體內提取出未被消化的恐龍血液，從而獲得了恐龍的DNA。霍納曾在電影《侏羅紀公園》及其續集《失落的世界》等影片中擔任科學顧問，他很清楚小說和影片中提出的理論。但霍納并不認為這一理論可以付諸實踐。他指出，無論人們在琥珀中找到的遠古時期的蚊子有多么完好，都無法從其體內的血液中獲得足夠復制恐龍的DNA。

據《科學》雜志報道，霍納早在1994年公布恐龍DNA的相關研究成果時就強調，DNA雖然可以被復制甚至放大，但它只是組成生物的基因材料的很小一部分，不足以“再造”恐龍。

霍納指出，唯一使DNA在數千萬年后仍能保存下來的方法，是它自身不斷地復制、遺傳——這正是恐龍演化為鳥類的過程。霍納及其團隊在1994年底啟動了“雞龍”（由“雞”和“恐龍”兩個單詞組合而成）項目，該項目延續至今，推動了演化發育科學的發展。

在主流生物學界，鳥類由恐龍演化而來已經成為共識。長期以來，古生物學家一直在研究恐龍和鳥類的骨骼結構變化。與此同時，分子生物學家對現代鳥類的基因進行了研究。通過整合這些研究成果，霍納希望他主導的項目能厘清從恐龍到鳥類的整個演化過程，并將其原理應用于“再造”恐龍的實踐。

需要指出的是，雞似乎并不是最適合用來“復活”恐龍的現代鳥類，科學家應該有其他選擇。鴕鳥是現代鳥類中最為原始的種類；沙丘鶴在近1000萬年的進化過程中幾乎沒有變化；還有一種名為麝雉的鳥，其雛鳥在長出羽毛之前生有類似恐龍的爪子，能用來攀爬樹枝。然而，鴕鳥、沙丘鶴和麝雉等鳥類顯然很難成為實驗對象。相比之下，雞屬于高度馴養的家禽，很容易照料，而且成本不高。

另外，選擇雞作為實驗對象，使科學家能從幾十年來有關雞的基因組和解剖學研究中獲益。由于雞對于人類而言具有相當大的經濟價值，科學家在它身上進行了大量研究，家禽科學已經成為一個龐大的研究體系。

基因組的演化并不是那么井井有條。老的基因會被淘汰，但不會被完全拋棄。舉個例子：在雞的基因組中保留著控制恐龍前肢和前爪生長的基因。后來在一些胚胎的發育階段，出現了將這些骨頭融合成翅膀的基因，于是有關前肢和前爪的基因就逐漸被淘汰了。不過，雞仍然具備長出前肢和前爪的潛力。如果能找出引發骨融合的基因，并阻止它的表達，那么被淘汰的那部分基因就有可能重新獲得表達的機會，即讓雞長出前肢和前爪。

在雞的DNA中，很可能還保留著控制恐龍尾巴和牙齒等性狀的基因，它們經過千百萬年的演化失去了活性。如果在胚胎發育階段把這些基因重新激活，那么就可能從雞蛋中孵化出“雞龍”。

霍納堅信，通過這個基因工程項目，能夠把雞改造成縮小版伶盜龍（因《侏羅紀公園》而為人們所熟知的一種小型掠食性恐龍），即“雞龍”。他設想中的“雞龍”長著長長的尾巴、較長的牙齒以及不長喙的頭部，它還有取代翅膀的長有爪子的前肢。

霍納主導的這個項目在2005年取得重大進展。那年9月的一天，“雞龍”項目的參與者，美國威斯康星大學生物學家馬修·哈里斯正在進行一項常規實驗，實驗對象是雞的胚胎。這個胚胎攜帶了一種代號為TALPID2 的基因突變，這種基因突變會影響胚胎的正常發育。哈里斯檢查16天大的雞胚胎頭部時，偶然注意到在雞的喙邊有一些微小的突起，這是他以前從未見過的生物結構。他很驚訝，于是對胚胎的頭部進行解剖觀察，發現在雞的喙邊區域竟然長出了牙齒。雖然牙齒很小，但看得出來是圓錐形的劍齒，與恐龍的牙齒很像。

在上述研究成果的基礎上，耶魯大學和哈佛大學的科學家通過改變雞胚胎發育的相關基因，讓雞長出了圓形的鼻子，其外形非常接近鱷魚的鼻子。

上述實驗成果證實了霍納的猜測：在雞的身上仍然保留著其遠古祖先的古老基因。在特定條件下，這些古老的基因有可能被激活。

霍納認為，鑒于基因遺傳學的復雜性，“雞龍”項目可能還要延續許多年。他相信，人類遲早有一天能夠依靠基因遺傳學“復活”恐龍，也能找到有效阻止瀕危生物滅絕的方法。

編輯：姚志剛 winter-yao@163.com