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(十)“化石”昆虫:“木乃伊”中藏秘密

许多年以前,一位矿工在加勒比海的伊斯帕尼奥拉岛上挖掘出一块矿石,劈开后暴露出一块拇指般大小、金黄透明的琥珀,琥珀内静静地躺着一只形态完整的白蚁。据考证,这只澳洲蚁已在琥珀中沉睡了3000万年至1.3亿年,堪称昆虫“木乃伊”。这块无价之宝现珍藏于美国自然历史博物馆。

1.琥珀昆虫“大观园”

白蚁怎么会躺在琥珀内呢?科学家推测,几千万年前,树干中溢出的黄色树脂将这只偶尔路过的白蚁粘住,然后被封入树脂流中。树脂的萜烯和其他芳香气体渗入白蚁的组织,置换出水并杀死细菌。由于白蚁脱水,其当时的形态,甚至细胞都被完好无损地保存下来,树脂也不断聚合缩小,最后变成了坚固的琥珀化石,称为“虫珀”。

从出土的“虫珀”中,科学家们发现的,被封入琥珀中的昆虫是各种各样的,有白蚁、蚂蚁、蚊子、蜜蜂、蛾、甲壳虫和螳螂等。

现在越来越多的琥珀化石被挖掘出土,最著名的是一颗仅有2.8厘米宽的琥珀中含有62只昆虫,分属6目14科,堪称“琥珀昆虫大观园”。科学家盼望着从这些小小的昆虫“木乃伊”中发现更多的秘密,帮助人类更好地认识自然发展的历史。

2.发现古生物DNA

美国新泽西出土的琥珀中有9000万年前古老的蜜蜂和蚂蚁,以及当时一朵栎木的花朵;一只蛾在死亡时产卵,证明了在许多昆虫中观察到的反射行为;两只瘿蚊的交配方式流传至今;蜘蛛网罩住两只小蚊虫;3只蚂蚁协力进攻螳螂的幼虫,证明蚂蚁合作捕食的行为由来已久。科学家还从多米尼加琥珀中发现了小型青蛙和壁虎等小型脊椎动物。

目前,以美国自然历史博物馆昆虫学教授格里尔迪为首的一批生物学家和考古学家,正对琥珀化石进行全方位的研究,以期揭示出某些自然和遗传的秘密。他们切开化石后,从琥珀中无刺蜜蜂的电子显微照片中惊奇地发现,蜜蜂的头、胸、腹、肌肉,甚至许多细胞的线粒体都保存完好,证明琥珀具有惊人的保存组织的能力。科学家们还运用分子生物学技术分离出白蚁的18S和16S核糖体DNA基因切片。根据这种已灭绝的DNA,昆虫学家得以重新确立由白蚁、蟑螂和螳螂等组成的网翅族昆虫的进化树。加州大学的坎农教授分析了从黎巴嫩出土的亚热带象鼻虫DNA的顺序后认为,这些DNA是目前所知的最古老的DNA,距今约1.2亿年。运用现代技术,科学家们正试图让一些简单的古生物复活。他说:“我们正试图重建出生活在四千万年前无刺蜜蜂肠子里的一种细菌的基因,并将这些基因植入活的物种中去,直到让它们完全取代现代的DNA为止。”生物病毒学家们普遍认为,这是能够实现的,到时候我们会看到“侏罗纪病毒”的真面目。

3.分析古生物DNA

古生物DNA的存在已是不争的事实,电影“侏罗纪公园”更是引起了公众的无限遐想和科学界的争论。

研究古DNA最大的障碍是收集来的DNA的分子大多已受到不同程度的破坏。一旦生物体死亡后,其DNA亦开始衰亡。美国堪萨斯州立大学医学中心的K.麦克克勒斯基博士说:“聚合酶链反应技术(PCR)的发展可以使研究人员在分子水平上进行DNA分析,并可提供大量有价值的古生物的信息。”另一个争论的焦点是DNA的稳定性,DNA可能受到人为的破坏或环境的污染,这将影响到实验报告的可靠性。来自学术权威机构的实验室的报告结果显示,人们的怀疑和担心是没有事实根据的,报告从根本上推翻了原先的一种科学观点,即利用古代DNA是无法复活古代生物的。事实上,已经有科学家用DNA技术复活了3000万年前琥珀蜜蜂内的一种细菌。

4.复活古代细菌

美国加州大学工艺学院的R.坎农博士是研究古DNA的科学先驱。他提取了从多米尼加挖掘出来的琥珀蜜蜂的中肠内的一种细菌的DNA,应用DNA复制技术成功地复活了这种3000万年前的细菌。他说:“我们已经发现了一种新的生物源,古微生物能帮助我们制造出拯救人类生命的新药物,甚至可以应用在工业生产的过程中。”

5.古生物研究的未来

美国费尔兹自然历史博物馆的J.W.巴拉德博士用琥珀中苍蝇DNA阐述了分子的发展史,他研究的目的是运用多种方法和手段来解释生命进化史,譬如就此可发现线粒体内基因组在系统发生中的标识作用和远古的DNA在进化史中所扮演重要角色。《“侏罗纪公园”和“失落的世界”中的科学》一书的作者S.D.萨勒表示,自然历史博物馆内的生物标本为研究远古的生物遗传信息提供了方便,科学家利用琥珀标本内的昆虫可以全面地研究生物系统发生学。

麦克克勒斯基博士和费尔兹自然历史博物馆的另一位研究人员M.泰勒博士于1998年11月中旬在美国拉斯维加斯召开的“全美植物病理学协会和昆虫学协会大会”上作联合专题报告,主题是“跨越侏罗纪公园:探访藏匿于植物标本、细菌标本和昆虫标本中的遗传信息”。麦克克勒斯基说,他们最初关注的是那些遗传因子在生物群中的变化情况,幸运的是那些远古的DNA同琥珀内的蜜蜂一样并非是深不可测的。

科幻电影和小说展现了人类对过去和未来的丰富多彩的幻想,科学家的努力比导演、作家要多得多,他们孜孜不倦地探索研究正是为了使那些幻想有朝一日更接近于现实。

(乐文俊)