本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
最具代表性的电影怪物之一无疑是“木乃伊”,主要来自古埃及,具有人形(尽管已知有成千上万的动物木乃伊)。直到今天,我们仍然对保存这些遗体的努力着迷,这是对腐朽和死亡本身的最终胜利。
但不仅有人工木乃伊。天然木乃伊可以保存在沼泽沉积物、沥青坑、洞穴深处、冰川冰或永久冻土中——这种环境太冷,无法有效地分解有机物。
至少发现了16种冰河时代哺乳动物被木乃伊化,完整或部分:猛犸象、Shasta-、Jefferson´s- 和Patagonian 地懒、披毛犀、Yukon 野马、草原野牛、盔甲麝牛、Harrington´s 山羊、驯鹿、巨驼鹿、黑足鼬、领兔鼠、雪兔、北极地松鼠和鼢鼠。地懒和山羊是在洞穴内发现的。Starunia(乌克兰)的披毛犀和猛犸象“腌制”在盐碱地下水中,并被天然矿物蜡覆盖。
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图2.矿物蜡保存的例子:Starunia 披毛犀的木乃伊(法国莱塞济-德塔亚克-西雷伊博物馆的复制品)。
一些保存最完好和最古老的天然木乃伊是在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大融化的永久冻土中发现的:例如 40,000 年前的俄罗斯猛犸象幼崽“Dima”(1977 年发现)或 36,000 年前的野牛“Blue Babe”(1979 年在费尔班克斯(阿拉斯加)发现)以及育空地区发现的 40,000 年前的黑足鼬。其他保存异常完好的猛犸象幼崽有“Lyuba”(2007 年)、50,000 年前的雄性“Khroma”(2009 年)以及在Yukaghir 西伯利亚地区发现的一只新描述的幼崽。
图3.在过去的 200 年里,在西伯利亚融化的永久冻土中发现了许多木乃伊化的猛犸象。考虑到同期商业化的化石象牙数量,一定有成千上万的标本的尸体和骨骼。
已灭绝的冰河时代哺乳动物的永久冻土木乃伊为现代研究提供了各种材料——可以通过古代 DNA 研究分类关系和扩散历史,可以详细观察软组织结构,可以通过肠道内容物和粪便推断古饮食,一些动物表现出病理畸形或组织变化和/或寄生虫。在一些尸体上甚至可以推断出死亡的情况。覆盖木乃伊的沉积物可以为重建古栖息地和以前的气候提供线索。
但这些木乃伊也激发了流行文化(除了关于仍然活着的猛犸象的传说)。在 Khroma 的尸体中发现了化石细菌,这可能导致炭疽病和黑肺病。理论上,细菌可以在冷冻时存活很长时间。2007 年,一个国际研究小组宣布在永久冻土样本中发现了 500,000 年前具有完整 DNA 序列的细菌。为了防止对相关研究人员的任何(以及假设的)污染,决定用大量伽马射线对样本进行消毒。
冰河时代哺乳动物冷冻和保存的体内仍然存活的病原体或寄生虫的场景也是 2009 年一部电视恐怖片的主要故事情节,片名恰如其分地命名为“The Thaw”(奇怪的是,德语版的标题恰恰相反——“Frozen”)。在加拿大苔原的一个偏远地区,在一处融化的冰川中发现了一具猛犸象尸体(被困在冰中的史前怪物有着悠久的传统——例如 1953 年的“来自 20,000 寻的野兽”、1954 年的“哥斯拉”和 1960 年的“恐龙!”)。
这是一个常见的误解,迄今为止发现的天然木乃伊都保存在永久冻土中,其中含有次生起源的局部冰透镜体。然而,这种冰可能在尸体的干燥和保存中发挥重要作用,因为水分会从身体迁移到冰中。
无论如何,人为气候变化导致的加拿大北极变暖不仅从融化的地下释放出死去的猛犸象,还释放出一种致命的活病原体——一种节肢动物形式的寄生虫。为了在其宿主体内生存,寄生虫会削弱免疫系统(正如一些真正的寄生虫所做的那样),如果食肉昆虫没有繁殖得如此之快以至于从内部吃掉它们的受害者,这种行为最终会导致宿主死亡。
这部电影使用环境原因(疾病是由于我们行为造成的地球变暖而释放出来的)作为前提,但故事的大部分内容显然受到了电影“怪形”(1982 年)的启发,即使在这部电影中,寄生虫首先隐藏,然后完全复制其宿主,是一种外星生命形式。
《The Thaw》并没有真正解释寄生虫的起源,但几乎可以肯定的是,它是陆地起源的,而且非常致命,以至于导致了整个更新世巨型动物群的灭绝。关于未确定的超级疾病杀死整个物种的假设是在 1976-1979 年和 1994-1996 年首次爆发埃博拉疫情后于 1997 年提出的。假定的史前病原体的主要载体是智人,在他环游西伯利亚和北美洲期间感染了猛犸象和其他大型哺乳动物。2006 年,一项关于美洲乳齿象(Mammut americanum)和野牛骨骼的病理畸形的研究表明,这些动物患有结核病感染。相对大量的地理和时间上分离的个体表现出这些畸形。
最近在印度洋圣诞岛上观察到一个危险病原体对孤立种群有多么危险的例子。1899 年,人类殖民和引入的黑家鼠(Rattus rattus)将单细胞寄生原生生物(锥虫)带到了岛屿上。地方性鼠种(Rattus macleari 和 R. nativitatis)没有针对引入的寄生虫的抗体,种群数量迅速下降——1904 年,这两个物种都被认为已经灭绝。然而,这是一个非常狭小的空间,涉及单一物种的例子。一个单一的病原体如何在如此短的时间内消灭几乎整个星球上的如此多的物种,这仍然不清楚。
图4.在 2007 年的化石展览会上展出的保存完好的猛犸象皮肤,附有残留的毛皮。
保存完好的猛犸象的发现也激发了另一个想法,这个想法今天仍然是科幻电影的内容:猛犸象的复活或克隆。一种提出的方案建议使用来自木乃伊的完整精子或卵细胞人工授精现代亚洲象(猛犸象最近的现存亲属)。第二种方案假设,如果体细胞的细胞核和 DNA 完整,则可以将其提取并植入现代象卵细胞中。经过适当的刺激,卵细胞将生长形成猛犸象胚胎。这种理论方法并不新鲜,早在 1980 年,俄罗斯科学家就首次尝试使用猛犸象幼崽 Dima 的遗传物质。1997 年,日本生殖医学家开始在西伯利亚寻找保存完好的尸体。在同一年发现Jarkov 猛犸象后,乐观的科学家宣称,在十年之内,随着克隆技术的进步,活着的猛犸象似乎是可行的。然而,Jarkov 的保存状况不如预期的好,回收的有机物质也受损,无法使用。
近年来,人们进行了一些有希望的(但最终未成功)尝试从冷冻样本中克隆最近灭绝的哺乳动物。2008 年,核移植技术被用于从冷冻 16 年的标本中克隆小鼠,但这仍然比 10,000 年的时间短。
最大的问题之一是冷冻体内遗传物质的保存。在冷冻过程中,冰晶会形成,这可能会损坏细胞,也不清楚脊椎动物的 DNA 在很长一段时间内保持完整和活跃的时间有多长(天然存在的辐射会损坏 DNA,并且影响会随着时间的推移而积累)。
几乎每一次发现保存完好的猛犸象都会促使媒体报道猛犸象克隆项目,但是许多问题仍然没有解决,活着的猛犸象不会很快再次漫步在西伯利亚苔原上,西伯利亚苔原被认为是与古代猛犸象草原最相似(但不是最合适)的栖息地。
最重要的问题仍然是:我们应该带回一个自远古时代就已灭绝的物种吗?在电视恐怖烂片“Mammoth”(2006 年)中,一头部分冷冻的披毛猛犸象被外星技术复活,不幸的是,它很快就横冲直撞,杀人并造成浩劫……
参考书目
HARINGTON, C.R. (2007):晚更新世木乃伊化哺乳动物。在 ELIAS, S.A. (编著):第四纪科学百科全书。爱思唯尔:3197-3202
JOHNSON, S.S. 等人 (2007):古代细菌显示 DNA 修复的证据。PNAS 104 (36):14401-14405
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WAKAYAMA, S.; OHTA, H.; HIKICHI, T.; MIZUTANI, E.; IWAKI, T.; KANAGAWA, O. & WAKAYAMA, T. (2008):从在 -20°C 冷冻 16 年的尸体中生产健康的克隆小鼠。PNAS 105(45):17318-173222
WYATT, K.B.; CAMPOS, P.F.; GILBERT, M.T.P.; KOLOKOTRONIS, S.-O.; HYNES, W.H., et al. (2008):圣诞岛(印度洋)历史哺乳动物灭绝与引入的传染病相关。PLoS ONE 3(11):e3602