人类真的可以复活恐龙么？

从1993年第一部《侏罗纪公园》上映开始算起，加上昨天上映的《侏罗纪世界-陨落国度》，目前已经陆续有五部系列主题电影上映。尽管侏罗纪公园电影归属于百分百的娱乐电影，但是整个系列的背后却隐含一个严肃的科学问题：

我们能否复制恐龙？

在电影中，生物公司InGen在发掘恐龙化石的时候意外找到了含有恐龙时代蚊子的琥珀，科学家们利用蚊子体内的恐龙血DNA复活了已经灭绝的恐龙。

在系列电影第四部《侏罗纪世界1》中，科学家更是利用了基因编辑技术，将多种生物的基因融合到恐龙的基因组中，制造出了暴虐龙（Indominus rex）这种凶猛巨大的肉食恐龙。根据背景简介和电影中的片段，暴虐龙融合了至少包含霸王龙（Tyrannosaurus），迅猛龙（Velociraptor），树蛙（tree frog）等物种在内的基因。

侏罗纪公园电影是相当优秀的科幻电影，虽然谈不上完全的“硬核科幻”，但是在交代故事背景上还有具有很强的科学性。

古DNA测序，基因/基因组编辑，生物克隆等技术如果在1993年听起来还近乎于天方夜谭的话，似乎在15年后的现在，他们已经不是那么遥不可及了，我们甚至已经实现了其中的不少。

古DNA技术

DNA，脱氧核糖核酸，是一种携带生物遗传物质的大分子，是基因的组成单位，主要储存在细胞核中，在线粒体和叶绿体等细胞器中也有少许分布。可以说，一个生物个体的基因组携带了这个个体出生时几乎全部的遗传信息。经过数十年的努力，我们今天已经获得了包括人类在内的大量生物的DNA信息，甚至我们重建了已经灭绝的不少古生物的基因组，其中就包括我们的近亲尼安德特人（Homo neanderthalensis），以及猛犸象（Mammuthus）。

今天，就让我们就从科学的角度，严肃地讨论一下该如何复活一只恐龙。

复活恐龙的正确方法？

大家可能会想，如果条件适合，再加上足够的运气，我们或许可以从恐龙化石中提取出DNA，迈出复活恐龙的第一步。

但是很遗憾，这一点几乎是不可能的。DNA作为一种生物大分子，离开了活的生物体就变得十分脆弱，我们体内的DNA每天也在经历着各种各样的突变，只有有赖于生物体内完善的DNA修复功能，遗传信息才得以延续。一旦生物死去，暴露在自然环境中的DNA会很快降解。

在自然界中，即使是很理想的低温干燥环境，DNA的半衰期也只有500年左右，也就是说每隔500年，DNA的有效含量就会变为原来的一半。如果经历了10万年，生物体的DNA几乎可以说分解得连渣都不剩，这也就是为什么我们很少看到报道超过10万年的古DNA的论文。

最晚的非鸟类恐龙（Non-avian dinosaur）已经在距今6600万年前的白垩纪晚期灭绝，要想从恐龙化石或者琥珀中的蚊子血中提取有效的DNA信息，现在来说是一个不可能完成的任务。

基因编辑与合成生物学

如果我们不能从化石中提取恐龙的DNA片段，那么换一个思路，我们可不可以从头去合成恐龙的基因组呢？理论上这一点是可以做到的，如果不考虑复杂的基因修饰，DNA脱氧核糖核酸都是由核苷酸单体构成。核苷酸分子由一个磷酸集团，一个五碳糖和一个碱基组成，构成DNA的核苷酸分为四种，唯一的区别在于碱基的不同。DNA中有A、G、C、T四种碱基，如果知道了序列，我们可以通过化学方法来从头合成（de novo synthesis）特定的基因序列。

合成生物学（synthetic biology）是一门新兴并快速发展的学科，通过模块化的方法来设计、改造、合成生物元件，并可以通过组合生物学元件来构成有功能的生物调控网络。简单的说，合成生物学把基因序列当做一个个零件，通过组合这些零件来获得需要的功能，甚至获得“人造生命”，就好像搭积木。其中，生物元件可以是生物体内已有的，也可以是人为优化过的，甚至可以从头设计。

2010年5月20日，美国的生物学家文特尔（Craig Venter）率领的研究小组在《科学》杂志上报道了首例人造细胞，这是有史以来人类创造的第一个能够自我复制的细胞。他们将这个细胞命名为“辛西娅”（Synthia），意为人造之子。“辛西娅” 拥有大约900个基因，整个基因组序列包含超过100万个碱基对。但是“辛西娅”是一个原核细胞，缺乏细胞核结构和很多真核生物必要的细胞器。

2017年的3月10日，同样也是在《科学》杂志上，中国科学家宣布人工合成了真核生物酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的4条染色体，这标志着科学家现在有能力去合成大片段、有活性的真核细胞染色体，这也无疑是人类在“合成生命”的道路上迈出的一大步。

酿酒酵母

酿酒酵母的单个染色体大小在100万个碱基对左右，总的基因组大小大约为12Mb，也就是相当于大约1200万个碱基对，而人类的基因组大小为3Gb，现生的动物中与非鸟类恐龙亲缘关系接近的鸟类和鳄鱼基因组大小也是Gb这个数量级，家鸡的略大于1Gb，鳄鱼的有大约2.5Gb。

我们可以推测恐龙的基因组大小应该也在1到几个Gb这个数量级，但是一方面，恐龙究竟有多少条染色体，每条染色体的长度，和最关键的基因序列信息，我们一无所知。另一方面，要人工合成几十上百个Mb大小的染色体，目前来说还是非常困难的。

既然现在从头合成这条路走不通，那么我们可不可以去修改一下那些和恐龙比较接近的动物的基因组，从而得到一只“恐龙鸡”或者“恐龙鳄鱼”呢？事实上，类似的项目很早就被提出，而且早已付诸实验。

可能与大家想象的不一样，“复活恐龙”这一点在正儿八经的恐龙研究中几乎没有市场，有点类似于“超光速飞船”课题在航天研究中的地位，尽管很吸引人很酷，但是实际的可行性上非常低。关于“恐龙鸡”这样的实验也是为了发育生物学的研究，研究者本人对于“复活恐龙”这一话题没有表现出太多兴趣。

回到问题，在2015年，耶鲁大学的Bhuart-Anjan Bhullar课题组就通过对鸡胚胎的基因编辑使其原本在发育过程当中消失的牙齿保留了下来。

但是涉及到生物伦理学的问题，这批鸡胚胎并没有最终孵化成为“恐龙鸡”。

Anjan本人表示不想创造类似“恐龙鸡”的物种，也对复活恐龙缺乏兴趣，他所在的研究团队只想了解在演化过程中恐龙长满牙齿的嘴是如何变成鸟喙的。理论上，我们有可能通过修改现代鸟类的基因组来获得一种更像恐龙而不是鸟的生物，但目前来说几乎是不可能的。

在非鸟类恐龙向鸟类转变的过程中，至少有上百个的特征发生了变化，每个特征的背后都是多个基因共同调控的结果，我们今天还没有办法完全破译这些复杂的调控网络，而且生物的个体发育需要大量基因按照时空顺序的精密调控，贸然修改部分序列可能会导致整个系统的崩溃。

就好像我们已经拿到了一本书，但是却没有办法正确地阅读，因此修改书中的内容也就无从谈起。另一方面，现在的基因编辑技术对于同时改变多个序列，或者合成基因组规模的DNA序列依然存在较大困难。

克隆技术

世界上第一只克隆动物是1996年出生（1997年媒体对外公布）的克隆羊“多利”（Dolly），随后人们又成功克隆了包括猪，牛，猴在内的多种哺乳动物。

如果仔细观察就会发现，在已经被克隆的生物名单中并不包括爬行动物（包括鸟类）这一大类卵生的生物。主要是由于以下原因：

1、爬行动物（包括鸟类）的生殖方式和哺乳动物大相径庭，最重要的区别在于哺乳动物的胚胎发育是在母体子宫和输卵管内完成的，而大多数的爬行动物的胚胎发育是在蛋中完成的，而我们现在的技术还没有办法去复制一个“蛋”。同时，鸟的卵细胞结构和哺乳动物也有很大区别，在移除原有细胞核并植入新的细胞核时会有很大的困难。

2、相比哺乳动物，我们对爬行动物的基因和生殖方式了解很少，这就造成了很多技术细节上的困难。

3、大多数的畜牧业动物是哺乳动物，受到的关注明显要多于其他类群的生物，也就造成了相对少的研究投入。

根据化石材料，我们相信恐龙是一种卵生的动物，如果要复活恐龙，无论是修改现有生物的基因组还是从头合成，蛋都是无法绕开的一个步骤。

想要复活恐龙的第一步应当是克隆鸡和鳄鱼这些类似于恐龙的生物，之后才是基因层面的研究。或许真的有一天，合成生物学可以让我们随心所欲的搭建生命，就像乐高积木那样，在实验室里我们就可以造出凶猛的霸王龙和高大的梁龙，还可以去复活那些因为我们而灭绝的生物。当然，这其中会有很多很复杂的生物学问题，还会涉及到伦理学，生态保护等等问题，但是无论怎样，我们的想象力和创造力都不应被限制。