第376章:毕业旅行(1 / 2)莫鞑
毕业典礼结束,暑假到来。
苏亦全球招聘博后,同步启动猛犸象古DNA与渡渡鸟古DNA两个科研课题。
不过为了避免陷入古DNA提取与测序这一旧有研究路径,苏亦开始给两个课题上一些难度,开始研究它们的演化关系。
不过这一课题只适合渡渡鸟古DNA研究,不适合猛犸象古DNA研究。
学界对猛犸象的研究,最早的时候,肯定是从形态学开始的。
而形态学的研究也经历了数个阶段。
比如,1973年,这是形态学研究的一个重要里程碑。古生物学家 Maglio在当年的著作中,通过详细的骨骼特征分析,首次在学术界系统地提出了“猛犸象与亚洲象亲缘关系更近”的观点。这一结论主要基于它们头骨、牙齿(尤其是臼齿结构)和骨骼上的相似特征。
在 Maglio之后,整个20世纪80至90年代,更多的化石发现和新的解剖学特征(如舌骨结构)分析,都不断支持这一结论。到 2000年左右,“猛犸象与亚洲象是姐妹群(拥有最近的共同祖先)”已成为古生物学界的主流观点。
不过,这个结论主要来自形态学。
有趣的是,当科学家在20世纪90年代开始分析猛犸象的古DNA时,最初的分子研究结果却与形态学结论“打架”,一度指向猛犸象与非洲象更亲近。
在线粒体基因组中,早期研究常用的短片段(如控制区或细胞色素b基因)恰恰呈现了“猛犸象与非洲象更相似”的错误模式。
这个争议直到后来更全面的基因测序才逐步得到解决,最终又回到了与形态学一致的结论上。
这对于苏亦来说,就有些蛋疼了。
之所以出现这样的结论,是因为早期的研究过分依赖线粒体DNA,才将猛犸象与非洲象划为一支。
1999年,科学家直接分析猛犸象的核基因序列,首次在分子层面明确支持猛犸象与亚洲象更相似。
到2006年,科学家才成功破译猛犸象的完整线粒体基因组(超过1.6万个碱基),最终利用更完整的数据重新构建进化树后,再一次确认猛犸象与亚洲象是“姐妹群”。这说明,只要数据量足够,线粒体DNA最终还是能反映出正确的亲缘关系。
研究还构建了稳定的进化树,成功证明猛犸象、亚洲象、非洲象是在很短的地质时期内分化完成的,整个“家族树”的差异仅有约7%。这么短的进化分支,只有依靠完整基因组提供海量信息位点,才能清晰区分。
在获得全长基因组前,科学家仅分析了约1000bp的短片段,结果错误地显示猛犸象与非洲象更亲近。
然而,蛋疼的事情就在这里。
他当下只能研究有限的线粒体DNA片段,想要测序完猛犸象线粒体基因组并不可能;直到九十年代计算机技术迅速发展,搭配荧光测序仪,才具备这一测序能力。
现在嘛,别想了。
苏亦在设计猛犸象古DNA研究方案的时候,就有些纠结了。
他并不想像前世的斯万特·帕博一样在《自然》发一篇科学短文,只为证明人类可以从灭绝数万年前的猛犸象遗骸之中成功提取古DNA,这一成果,已经没有办法满足他的胃口了。
他想要的是构建猛犸象与现代象的演化关系。
所以,一时半会陷入了纠结。
既然纠结,那就先把这一研究方案搁置下来,先设计渡渡鸟古DNA的研究方案吧。
研究渡渡鸟古DNA,他也不再满足于渡渡鸟古DNA的提取与测序这一研究课题。
仅是提取与测序,已经激不起他多大的热情了。
同样是要构建渡渡鸟的进化树。
技术上,与猛犸象古DNA的研究一般无二。
细菌克隆、PCR扩增、基因测序法、酚-氯仿抽提法获得粗DNA,再使用马修·梅塞尔森的氯化铯密度梯度平衡离心为DNA提纯金标准。
研究方法都一样,自然就没啥好说的。
唯一不一样的则是研究对象,与猛犸象演化关系研究只需要测序亚洲象与非洲象两个物种不同。
研究渡渡鸟演化关系,需要测序的物种就多了不少。
核心研究对象——渡渡鸟,必须要测序。
基础参照物种——家鸽,必须要测序。
灭绝姐妹群——罗德里格斯渡渡鸟(孤鸽)必测。
现存近缘种——尼柯巴鸠、凤冠鸠必测。
此外,还需要测序外群物种,苏亦最终选择沙鸡,外群不需要测序太多,仅1种就足够,完全符合学术规范。
这样一来,这一课题就有些大了,一共需要测序6个物种的线粒体DNA,想要在短短的两三个月完成根本就不可能。
不仅需要花费更多时间,还需要投入更多经费,好在现阶段苏亦并不那么缺乏经费,足够他任性一把。
只要测序完毕,再经过多序列比对与UPGMA系统发育分析,很容易就获得了清晰的演化关系结构:
沙鸡作为外群扎根于进化树基部,凤冠鸠与家鸽依次位于鸠鸽科的外围分支;
罗德里格斯渡渡鸟构成一个独立的灭绝分支;
而渡渡鸟与尼柯巴鸠共享大量线粒体碱基突变,在树上紧密聚为一支,亲缘关系显著近于其他鸠鸽类。
这一结果首次从分子层面证实,渡渡鸟并非独立演化的巨型地鸠,而是与尼柯巴鸠亲缘最近的特化分支,为鸠鸽科的演化历史提供了里程碑式的证据。
亲缘从远到近依次为:
沙鸡→凤冠鸠→家鸽→罗德里格斯渡渡鸟→渡渡鸟?尼柯巴鸠
真要得出这一结论,也算是解决了百年学术争议,过去学界虽一直猜测,却无法确定渡渡鸟的归属分支。
当然,这一研究成果一旦公布出来,影响将不可估量,同样也会引起争议。
过去对渡渡鸟的研究,主要局限于形态学。
1870-1950年:主流教科书将渡渡鸟归入Raphidae科(孤鸽科),认为它与鸵鸟、恐鸟等走禽类关系更近。理由是:渡渡鸟体型巨大、胸骨无龙骨突(飞行肌附着点退化)、腿骨粗壮——这些特征在形态上更接近大型走禽。
1950-1980年:部分形态学家(如Storrs Olson)开始提出“渡渡鸟是鸽子”的观点,但证据不充分,被主流忽视。主要依据是颅骨细节(如鼻孔位置、喙部弯曲度)与尼柯巴鸠等鸽子有相似性。
所以,1982年时,形态学的“主流结论”是:渡渡鸟与鸵鸟等走禽类更近,而不是鸽子。
结果苏亦的研究成果抛出,却告诉大家渡渡鸟与鸽子更近,而不是与鸵鸟更近。
这肯定会炸锅!
比如会与研究形态学的学者陷入长期的学术争论。
当然,这对于苏亦来说,也无所谓。
真理不辨不明嘛!
可怕的不是有学术争论,而是你的研究成果出来了,根本就没有人搭理,这才是最可怕的事情。
现在渡渡鸟的研究并不是学术热点。
前世,直到2002年,Shapiro团队才正式确认渡渡鸟在鸠鸽科。
距离现在还有20年,他提前20年把这结论给抛出来,不可能不引起争议。
实际上,在这一年代研究灭绝物种也挺合适,因为相关研究恰好处于爆发期。
实际上,他选择这两个研究课题,在他们实验室内部,也是有争议的。
内部讨论会上,大家各抒己见。
率先提出异议的就是克里斯蒂娜,她是哈佛古代生物分子实验室除了苏亦之外的唯一正式研究员。
再加上她本身是女性,跟苏亦聊天的时候也比较随意。
“苏,以你目前在分子进化领域的知名度,你难道不应该在分子人类学领域继续深入研究吗?这一时期,分出那么多精力与时间来研究灭绝物种的演化课题,是不是有些浪费?大家都在疑惑,你未来是不是要专攻古分子动物学?”
苏亦解释,“并不是,我们现在在研究的课题,归根结底还是古DNA领域。非要说具体一些,猛犸象课题的研究是一项基于古DNA的演化生物学研究,旨在通过分子手段重构猛犸象与现生象类的演化关系。渡渡鸟的研究,也是如此,它们最终服务于演化生物学与系统发育学。”
“啥?苏,你确定现在有这一学科呢?”
苏亦笑,“现在没有,未来就有了。就好像在艾伦·威尔逊博士的研究成果出来之前,大家也没有分子人类学这一说法,现在嘛,分子人类学也成为一个惯用的术语了。未来演化生物学,也差不多的道理。当然,我推动这些课题的研究,归根到底还是为了古分子人类学的研究。”
艾伦·威尔逊的研究是利用现代人的样本与猿类的mtDNA去研究人类起源问题,因此被称为“分子人类学”,但他的研究更多是基于现代DNA,而非古DNA。
现在还没有古基因组学的概念,那么使用“古分子人类学”来形容也挺贴切的。
克里斯蒂娜继续问,“那么,苏,你确定,你这个时候,推动猛犸象与渡渡鸟的研究,会受到学界的广泛关注吗?”
苏亦摇头,“不确定,但是它有意义。”
众人静待下文。
苏亦将一份泛黄的文献复印件投影在屏幕上,那是阿尔弗雷德·牛顿1872年的论文,然后解释道:
“人类对‘自身导致灭绝’这一罪责的认知,并非与生俱来,而是分两个阶段完成的。
第一阶段是19世纪中叶的萌芽期。维多利亚时代是分水岭。在此之前,西方学界还沉浸在‘上帝造物不朽’的幻觉里。转折点大约在1850年,也就是第二次工业革命起步的那一年。剑桥的阿尔弗雷德·牛顿教授系统研究了人类导致的灭绝,推动了早期的动物保护立法,而渡渡鸟的灭绝则系统地证明了人类捕杀可以导致物种不可逆的消失。从那一刻起,人类背负的‘灭绝债务’开始计息。
第二阶段是本世纪中期的爆发期。这不再是学者的书房议题,而是全社会的焦虑。1962年,蕾切尔·卡逊的《寂静的春天》撕开了温情面纱;紧接着,60年代IU开始发布红皮书,像一份物种的死亡名单;到了1973年,美国《濒危物种法》与CITES公约同时落地,这意味着人类终于在法律上承认了自己是这场大屠杀的主体。
有趣的是,我们如今研究猛犸象与渡渡鸟,其实是在回溯这笔债务的源头。”
乔治·丘奇也忍不住发言,“是的,蒂娜博士,我也觉得它们很有意义,尤其是猛犸象,作为更新世最具代表性的巨型哺乳动物之一,它的研究是非常具有代表性的。”
这个时候,克里斯蒂娜又问:“既然猛犸象这么重要,那么苏,你在设定研究方案的时候,为什么会这么保守,仅对它的古DNA进行提取与测序,而不像渡渡鸟一样,同样研究它的演化关系呢?”
这一刻,众人都望向苏亦,目光之中满是疑惑。
相比较渡渡鸟,猛犸象的知名度肯定是更高的。
当下,猛犸象就是大众最熟悉的陆生哺乳动物之一。
当然,猛犸象之所以出名,是因为它不仅仅是一个“大块头”:
在科学上,它是古DNA和演化生物学的旗舰物种,研究资料最为丰富。
在时间上,它是最后灭绝的巨型长鼻目动物之一,与人类历史相互交织。
在文化上,它是冰河世纪的图腾,形象极具辨识度与亲和力。
相比之下,巨犀虽然更大,但它生活在更久远的时代,没有毛发、软组织的保存,也未能进入人类的文化叙事,因此在公众知名度上远不及猛犸象。
这么高的知名度,又有现成的现生象样本,大家都搞不懂,他为什么没有选择深入研究它与现生象的演化关系,而局限于古DNA的提取与测序。
苏亦有苦说不出。
总不可能说,自己知道,仅就当下的技术,无法通过线粒体DNA的研究证明猛犸象与亚洲象亲缘更近吧。
真要说出来,谁都不会相信。
无法证明也不是不研究的理由。不研究,谁又能够知道它们的亲缘关系呢,就好像渡渡鸟的研究也是一样。