您可能曾想过要像电影中那样恢复灭绝的动物,例如恐龙和猛mm象。当然,没有多少人试图恢复植物。但是实际上,基因工程正在试图复兴已灭绝的植物。实际上,尝试种植2000年前的枣椰子种子并开花冰河世纪的花朵已经成功。恢复灭绝植物的优势是开发新药和遗传多样性。
当然,即使人类灭绝了许多动植物,他们也指出了人类复兴自己是否有益的问题。同样,对于通过自花授粉产生后代的植物而言,灭绝可能与动物具有不同的含义。但是,植物与动物的不同之处在于,仅在地下保留种子或根,它们就能再生。
Silphium是一种神秘的植物,它在2000年前因过度收获和过度放牧而灭绝,但受到古罗马人的喜爱。古埃及人食用的甜美多汁的瓜类也可能在现代复活。据说这种瓜真好吃,以至于文艺复兴时期的教皇因暴饮暴食而死。
在经典的印度阿育吠陀中,描述了现代不存在的许多品种。据说不同颜色和气味的已灭绝的胡萝卜也已被用作仪式和防腐剂等药物。恢复这些古老灭绝植物的技术现已成为现实。
还有数据表明地球上超过99%的物种已经灭绝。当然,在大量积累的濒危物种中,有用的基因将隐藏在某个地方,这有望导致开发新的食物来源和药物。随着基因操作技术和基因组信息恢复技术的进步,在这些过去丢失的基因中发现宝藏的可能性逐渐增加。
2012年,一个俄罗斯研究小组报告说,松鼠从30,000年前埋在西伯利亚Kolima河两岸的水果和种子中绽放了冰河世纪的花朵。仍然是Silene Stenophylla的祖先,他还在西伯利亚冻土带上开白花,该植物本身的种子没有发芽,因为它仍然被冻在永冻土中。但是,研究小组通过培养从他们同时发现的果实中收集的胎盘组织成功地培育了该植物,并成功地再生了世界上最古老的植物。
通过这项研究再生的Stenophila stenophila具有与现代不同的基因表达。这也是确认永久冻土是从地球上消失的古代生物的遗传资源的机会。
在进行这项研究之前,是名叫玛土撒拉的枣椰树保持了已复苏植物的世界纪录。 2008年,研究小组从高耸在伊萨雷尔东部沙漠中的要塞Masada那里恢复了2000年前出土的种子。研究小组通过从Masada的粗棕榈叶中提取遗传信息来解码DNA序列。
2020年2月,《科学进展》报道了六个新物种成功发芽的报告。尽管这些古代枣椰子果实的质量,大小和在古代文献中记录的极好的药用特性,却已经丢失了几个世纪。对于战争期间一直在马萨达肆虐的犹太勇士来说,德穆塞拉可能也是必要的。恢复具有这种价值的对象可能在许多方面都有意义。
但是,能够重振像Demusella这样的珍贵的枣椰子是幸运的彩票。无论要恢复历史上的植物有多有价值,都很难找到种子并过滤出具有发芽能力的种子。诸如种子之类的有机物质最初是由其他动物消耗和回收的。然而,令人惊讶的是,大多数经过植物考古研究的古代植物都被焚烧了。烧焦的种子几乎没有留下来,因为它们不会腐烂,不是动物的食物并且不能发芽。
换句话说,像玛土撒拉这样的种子就是幸运的例子。种子只能在极端条件下生存,例如沙漠般的气候,多年冻土和湖底粘土。当然,即使具有这些良好的条件,大多数种子也会随着时间的流逝而丢失或失去其生命精神。
种子银行成立于100年前,旨在保护农业和科学的生物多样性。大多数种子只能使用约10年,因此您必须定期种植它们才能获得新种子。由于时间和地点有限,很难种所有种子。需要指出的是,即使已经保存了灭绝植物的种子,它们也常常在没有培养的情况下失去生存能力。
然而,对灭绝植物的研究是人类尚未开发的资源。由于通过播种旧种子(如玛土撒拉)来再生植物的方法不是很有效,因此可以使用CRISPR-Cas9或用于DNA恢复的基因组编辑技术,从理论上讲,从古代植物中提取遗传信息并将其插入现代种子中,这也是可能的。
值得尝试恢复已经灭绝的品种或以前栽培但在现代时代已消失的品种。这是因为过去传统上已栽培的栽培品种,已经消失的栽培品种,甚至是未栽培的农作物,都可能对气候变化等环境变化具有极好的抵抗力。在过去的100年中,农业紧随其后,灌溉技术得到了发展,人造肥料变得越来越依赖,农作物的产量也大大提高,破坏了遗传多样性。在这种情况下,由于对资本设施的过度依赖,农业变得不可持续,对传染病,病虫害和自然灾害没有抵抗力。
气候变化使全球各地的农舍现在变得困难,全球各地的热量创纪录。在这种情况下,恢复旧作物可能会获得现代品种无法获得的抗药性。一个研究小组从古代努比亚种植的大麦种子中恢复了遗传信息。这种大麦品种生长在非洲最热的气候中,例如苏丹北部,但在中世纪之前突然消失了。
该研究小组通过用研钵将这种大麦种子研磨而得的粉末进行化学反应,成功地提取并纯化了DNA。当然,将其小心倾斜以防止混合其他种子而造成污染。实际上,这种污染将是古代生物学研究人员关注的问题。 1967年的一项研究发现,老种子已经开花,但是在2009年,发现了污染,分析结果表明,被认为是Godin的种子是现代的。
通过分析DNA序列可以清楚地看到努比亚大麦。结果,他们发现了现代大麦中不存在的基因簇,并推测它们适合参与新陈代谢并可能具有抗干燥性。从理论上讲,可以操纵这些基因簇并将其注入现代大麦DNA中,从而使大麦即使在干燥气候下也适合。
但是,将古代植物DNA注入现代后代的方法似乎在恢复丧失的生物多样性方面很有效,但实际应用可能受到限制。例如,在纽约州北部一个城市吉尔伯(Gilboa)上发现的吉尔伯树(Gilboa)是一种植物,带有像蕨类植物一样巨大的蕨类树干,在泥盆纪时期盛行,并在一组似乎达3.85亿的根化石中被发现。几年前。
但是,由于DNA随着时间的推移而降解,因此吉尔伯(Gilboa)树经过的时间太长,无法进行现代修复。泥盆纪时期的植物已经石化,并且在岩石表面刻有图案,因此原来由植物组成的叶子,茎,细胞和DNA都被矿化了。
如何收集旧生物的极限仍然未知。随着研究的进展,通过组装越来越老的DNA来恢复基因组的尝试成功了。 2019年,一些研究人员报告说,他们成功地从170万年前的牙齿中提取了DNA。
当然,植物并不容易。迄今为止,最古老的植物是在30万年前格陵兰出土的冷冻沉积物中发现的。在一个冰雪覆盖的地区,您很幸运地发现了数千年前的植物DNA。
但是,即使几千年前恢复了植物DNA,将濒危物种DNA种植到现代种子中的尝试仍未进行。这项工作并不容易,并且在农作物改良等领域,例如农业和农作物种植,它们与分析古代农作物DNA序列的领域相距甚远,因此它们之间无法相互配合。到目前为止,恢复古代植物DNA的工作仍是一个研究领域。
另一方面,他们使用古老的植物DNA进行实际的,技术上有趣的尝试。总部位于波士顿的合成生物学研究所银杏生物研究所(Ginkgo Bioworks)在2019年宣布,它已复制了已灭绝植物的花香。繁殖出的两种气味之一是Hibiscadelphus wilderianus物种,该物种曾经在夏威夷岛上自然生长。据说在1912年,殖民统治开始后,由于过度放牧,发现了最后一棵树已死。
研究小组说,这项研究始于是否有可能闻到灭绝植物的气味的问题。他解释说,它包含了通过艺术感觉到的东西的含义,这是合成生物学无法体验到的,这是想要表达一种偶然的相遇的结果,这种相遇已经消失了,但突然看起来像是鬼魂。
该研究小组在哈佛大学的植物标本室中发现并切割了芙蓉叶,以提取遗传信息。将分析的DNA序列与现有的芙蓉DNA序列进行比较,以鉴定编码引起花香的化学成分的基因。
将香料基因重编程到酵母基因组中,而无需移植现有的芙蓉。食用糖后,转基因酵母释放出香气成分。据解释,可以科学地分离和收集酵母产生的香料成分,从而可以纯化收集的液体。
这样的研究突出了重要的一点。不必使整个植物再生就可以知道已经成为过去的水果的味道并闻花香。从理论上讲,即使不是香料,也可以从植物的DNA序列中仅部分再生对人类有用的物质,例如树脂毒素和分泌物。
但是,可能没有建议通过灭绝的植物来开发新药。这是因为从现有工厂中收集正确的东西要快得多,而事实是,即使现有工厂也未包括在内。同样,植物灭绝的原因可能是因为有用的东西很少。对人类有利的植物可能已经被种植。回收已灭绝的植物可能有助于产品开发。事先不容易知道恢复活力的植物是否有用。
然而,像这样的研究有可能帮助保护当前濒临灭绝的物种,而不是复兴已灭绝的动植物的克隆。如果我们能够从DNA序列中读取基因组信息并分析哪些基因与哪种行为或生理特征有关,那么从理论上讲,濒临灭绝的物种有可能通过基因工程应对气候变化。当生物灭绝时,生态系统就会变得不稳定。这些不稳定的生态系统,就像连锁反应一样,可能使更多生物濒临灭绝。在这种情况下,类似的技术会有所帮助。
根据2019年《自然生态与进化》杂志的报道,过去250年中已有500多种植物灭绝。实际数字会更高,因为它是估计值。当然,可以说灭绝现在意味着进化或改变,或者逐渐消失,而不是意味着一切瞬间消失。然而,对植物多样性的探索显示出在重新认识先前丢失的宝藏的过程中有可能导致新发现的潜力。相关信息可以在这里找到。
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