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TUhjnbcbe - 2022/10/9 11:35:00

人类对远古时代的幻想从来没有停止过,对于上古时代的各种生物也从来没有放弃研究。白垩纪、侏罗纪时代是现代人类提的比较多的时代,因为这这两个时代除了各种各样的远古生物外,还有一种著名的动物————恐龙!电影侏罗纪公园讲述的是恐龙复活的故事,但现代的科学研究中,一直有人试图在研究如何让恐龙复活,而且收获还不小。上世纪90年代,科学家们在中国发现埋葬于泥土之中的恐龙化石,该恐龙化石保存得非常完好,值得注意的是,这具恐龙化石具有鸟类特征,包括着可清晰识别的爪子和羽毛。科学家认为,现代鸟类的DNA中包括着基因记忆,如果这种基因记忆能够基因的复活实验。为了能够复活恐龙,他将开始着手鸸鹋,鸸鹋是产于澳大利亚一种体型庞大而不会飞行的鸟类。他说,“鸸鹋已具备了我们复活迅猛龙体型大小恐龙的所有特征。如果我们计划成功复活恐龙,就必须以此为起点着手展开!”开启,进行一种“基因逆向工程”,就可以将长期睡眠状态的恐龙特征重新构造。

(上图为鸸鹋)虽然这项研究听起来有些牵强,但是该研究得到了一些知名专家研究学者的支持。威斯康星州立大学遗传学家肖恩·卡洛尔说,“鸟类的基因总量与恐龙的基因总量有相似之处。在进化发育中的决策性差异制造了鸡与恐龙之间的差别。”年11月,加拿大麦克吉尔大学古生物学家汉斯·拉尔森对1.5亿年前恐龙的长尾如何进化发育成为鸟类的短尾进行了深入分析。他通过观察生长2天的鸡胚胎,得出了一项令人意想不到的发现。拉尔森本以为鸡的脊骨可能有4-8节椎骨,但他在显微镜下却发现了16节,这充分证明鸡具有爬行动物的脊椎。随着鸡胚胎的逐渐发育成长,它的“尾巴”却变得越来越短,直至小鸡孵化时仅具有5节椎骨。拉尔森在谈及这项发现的重大意义时说,“在1.5亿年进化历程中,恐龙所具有的这种类型的尾部已不会出现在鸟类身上。但是这种特性却一直隐藏在它的胚胎构造中,因此,恐龙基因蓝图就锁定在现代鸟类身上。”他下决定要将理论转变为现实,希望看到是否可以将鸡生长出像恐龙一样的尾部,将历史的时钟向后追溯数百万年。通过基因弥补改造,拉尔森自信能将鸡尾部椎骨增加3节,他还提出了一种方法可以开启恐龙休眠基因。如果鸟类仍保留着恐龙尾部构造的基础,是否它们还仍残留着恐龙牙齿的基因记忆呢?当然,上述的研究都是在一项技术的基础上实现的,那就是基因逆向工程!

一、什么是基因逆向工程?

这项技术在社会中一般被称为反向遗传学,经典遗传学的认知路线为由表及里,即通过杂交等手段观察表型性状的变化而推知遗传基因的存在与变化。随着分子遗传学及相关实验技术的发展,已经能够在分子水平上进行操作,有目的地对DNA进行重组或者定点突变(invitrosite-directedmutagenesis)等。因此,现代遗传学中就出现了另一条由里及表的认知路线,即通过DNA重组等技术有目的地、精确定位地改造基因的精细结构以确定这些变化对表型性状的直接影响。由于这一认知路线与经典遗传学刚好相反,故将这个新的领域作为遗传学的一个分支学科,称为反向遗传学。例如,将报告基因(reportergene),即编码易于检测的蛋白质或酶的某些基因,分别与某些待测的DNA片段重组,转染合适的细胞,通过测定报告基因的产物即可推断该片段在基因表达调控中的作用。

二、研究对象

研究恐龙的复活就是利用了这项技术,反向遗传学是相对于经典遗传学而言的。经典遗传学是从生物的性状、表型到遗传物质来研究生命的发生与发展规律。反向遗传学则是在获得生物体基因组全部序列的基础上,通过对靶基因进行必要的加工和修饰,如定点突变、基因插入\缺失、基因置换等,再按组成顺序构建含生物体必需元件的修饰基因组,让其装配出具有生命活性的个体,研究生物体基因组的结构与功能,以及这些修饰可能对生物体的表型、性状有何种影响等方面的内容。与之相关的研究技术称为反向遗传学技术。

三、反向遗传学的解释

反RNA病*的反向遗传学,是采用病*的遗传材料,在培养细胞或易感宿主中重新拯救出活病*或类似病*物质。能够拯救病*的遗传材料称为感染性克隆,一般是在细菌质粒中含有整个病*基因组的cDNA拷贝,使得cDNA本身或从cDNA体外转录所得的RNA具有感染性。RNA病*的反向遗传系统通过定向修饰病*的基因组序列,检测被拯救的人工改造病*的表型,可以在体内(invivo)有效地研究病*基因结构、功能和病*-宿主相互作用。自年第一例RNA病*Qβ噬菌体的成功拯救以来,各类RNA病*的分子生物学研究取得了长足的进展,这主要归功于各种RNA病*反向遗传系统的建立和发展。该技术的核心是首先构建RNA病*的全长cDNA分子,并使之受控于RNA聚合酶启动子,通过体外转录过程再次得到病*RNA,然后将该转录物RNA转染哺乳动物细胞可拯救到活病*,由于这种拯救病*是来自全长cDNA分子,因此可以在DNA水平上对病*基因组进行各种修饰或改造,然后通过拯救病*的表性变化来判断这些基因操作的效果,从而达到对病*基因组表达调控机制,病*致病的分子机理等进行研究的目的,甚至还可以得到减**株,开发新型的疫苗。目前已有许多RNA病*的全长感染性cDNA克隆构建成功。

相信在不远的将来,我们也能亲眼看见活的恐龙吧,还真有些期待呢。

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