人類真的可以複活恐龍麼？
從1993年第一部《侏羅紀公園》上映開始算起，加上昨天上映的《侏羅紀世界-隕落國度》，目前已經陸續有五部系列主題電影上映。盡管侏羅紀公園電影歸屬于百分百的娛樂電影，但是整個系列的背後卻隐含一個嚴肅的科學問題：
我們能否複制恐龍？在電影中，生物公司InGen在發掘恐龍化石的時候意外找到了含有恐龍時代蚊子的琥珀，科學家們利用蚊子體内的恐龍血DNA複活了已經滅絕的恐龍。
在系列電影第四部《侏羅紀世界1》中，科學家更是利用了基因編輯技術，将多種生物的基因融合到恐龍的基因組中，制造出了暴虐龍（Indominus rex）這種兇猛巨大的肉食恐龍。根據背景簡介和電影中的片段，暴虐龍融合了至少包含霸王龍（Tyrannosaurus），迅猛龍（Velociraptor），樹蛙（tree frog）等物種在内的基因。
侏羅紀公園電影是相當優秀的科幻電影，雖然談不上完全的“硬核科幻”，但是在交代故事背景上還有具有很強的科學性。
古DNA測序，基因/基因組編輯，生物克隆等技術如果在1993年聽起來還近乎于天方夜譚的話，似乎在15年後的現在，他們已經不是那麼遙不可及了，我們甚至已經實現了其中的不少。
古DNA技術
DNA，脫氧核糖核酸，是一種攜帶生物遺傳物質的大分子，是基因的組成單位，主要儲存在細胞核中，在線粒體和葉綠體等細胞器中也有少許分布。可以說，一個生物個體的基因組攜帶了這個個體出生時幾乎全部的遺傳信息。經過數十年的努力，我們今天已經獲得了包括人類在内的大量生物的DNA信息，甚至我們重建了已經滅絕的不少古生物的基因組，其中就包括我們的近親尼安德特人（Homo neanderthalensis），以及猛犸象（Mammuthus）。
今天，就讓我們就從科學的角度，嚴肅地讨論一下該如何複活一隻恐龍。
複活恐龍的正确方法？大家可能會想，如果條件适合，再加上足夠的運氣，我們或許可以從恐龍化石中提取出DNA，邁出複活恐龍的第一步。
但是很遺憾，這一點幾乎是不可能的。DNA作為一種生物大分子，離開了活的生物體就變得十分脆弱，我們體内的DNA每天也在經曆着各種各樣的突變，隻有有賴于生物體内完善的DNA修複功能，遺傳信息才得以延續。一旦生物死去，暴露在自然環境中的DNA會很快降解。
在自然界中，即使是很理想的低溫幹燥環境，DNA的半衰期也隻有500年左右，也就是說每隔500年，DNA的有效含量就會變為原來的一半。如果經曆了10萬年，生物體的DNA幾乎可以說分解得連渣都不剩，這也就是為什麼我們很少看到報道超過10萬年的古DNA的論文。
最晚的非鳥類恐龍（Non-avian dinosaur）已經在距今6600萬年前的白垩紀晚期滅絕，要想從恐龍化石或者琥珀中的蚊子血中提取有效的DNA信息，現在來說是一個不可能完成的任務。
基因編輯與合成生物學
如果我們不能從化石中提取恐龍的DNA片段，那麼換一個思路，我們可不可以從頭去合成恐龍的基因組呢？理論上這一點是可以做到的，如果不考慮複雜的基因修飾，DNA脫氧核糖核酸都是由核苷酸單體構成。核苷酸分子由一個磷酸集團，一個五碳糖和一個堿基組成，構成DNA的核苷酸分為四種，唯一的區别在于堿基的不同。DNA中有A、G、C、T四種堿基，如果知道了序列，我們可以通過化學方法來從頭合成（de novo synthesis）特定的基因序列。
合成生物學（synthetic biology）是一門新興并快速發展的學科，通過模塊化的方法來設計、改造、合成生物元件，并可以通過組合生物學元件來構成有功能的生物調控網絡。簡單的說，合成生物學把基因序列當做一個個零件，通過組合這些零件來獲得需要的功能，甚至獲得“人造生命”，就好像搭積木。其中，生物元件可以是生物體内已有的，也可以是人為優化過的，甚至可以從頭設計。
2010年5月20日，美國的生物學家文特爾（Craig Venter）率領的研究小組在《科學》雜志上報道了首例人造細胞，這是有史以來人類創造的第一個能夠自我複制的細胞。他們将這個細胞命名為“辛西娅”（Synthia），意為人造之子。“辛西娅” 擁有大約900個基因，整個基因組序列包含超過100萬個堿基對。但是“辛西娅”是一個原核細胞，缺乏細胞核結構和很多真核生物必要的細胞器。
2017年的3月10日，同樣也是在《科學》雜志上，中國科學家宣布人工合成了真核生物釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的4條染色體，這标志着科學家現在有能力去合成大片段、有活性的真核細胞染色體，這也無疑是人類在“合成生命”的道路上邁出的一大步。
釀酒酵母
釀酒酵母的單個染色體大小在100萬個堿基對左右，總的基因組大小大約為12Mb，也就是相當于大約1200萬個堿基對，而人類的基因組大小為3Gb，現生的動物中與非鳥類恐龍親緣關系接近的鳥類和鳄魚基因組大小也是Gb這個數量級，家雞的略大于1Gb，鳄魚的有大約2.5Gb。
我們可以推測恐龍的基因組大小應該也在1到幾個Gb這個數量級，但是一方面，恐龍究竟有多少條染色體，每條染色體的長度，和最關鍵的基因序列信息，我們一無所知。另一方面，要人工合成幾十上百個Mb大小的染色體，目前來說還是非常困難的。
既然現在從頭合成這條路走不通，那麼我們可不可以去修改一下那些和恐龍比較接近的動物的基因組，從而得到一隻“恐龍雞”或者“恐龍鳄魚”呢？事實上，類似的項目很早就被提出，而且早已付諸實驗。
可能與大家想象的不一樣，“複活恐龍”這一點在正兒八經的恐龍研究中幾乎沒有市場，有點類似于“超光速飛船”課題在航天研究中的地位，盡管很吸引人很酷，但是實際的可行性上非常低。關于“恐龍雞”這樣的實驗也是為了發育生物學的研究，研究者本人對于“複活恐龍”這一話題沒有表現出太多興趣。
回到問題，在2015年，耶魯大學的Bhuart-Anjan Bhullar課題組就通過對雞胚胎的基因編輯使其原本在發育過程當中消失的牙齒保留了下來。
但是涉及到生物倫理學的問題，這批雞胚胎并沒有最終孵化成為“恐龍雞”。
Anjan本人表示不想創造類似“恐龍雞”的物種，也對複活恐龍缺乏興趣，他所在的研究團隊隻想了解在演化過程中恐龍長滿牙齒的嘴是如何變成鳥喙的。理論上，我們有可能通過修改現代鳥類的基因組來獲得一種更像恐龍而不是鳥的生物，但目前來說幾乎是不可能的。
在非鳥類恐龍向鳥類轉變的過程中，至少有上百個的特征發生了變化，每個特征的背後都是多個基因共同調控的結果，我們今天還沒有辦法完全破譯這些複雜的調控網絡，而且生物的個體發育需要大量基因按照時空順序的精密調控，貿然修改部分序列可能會導緻整個系統的崩潰。
就好像我們已經拿到了一本書，但是卻沒有辦法正确地閱讀，因此修改書中的内容也就無從談起。另一方面，現在的基因編輯技術對于同時改變多個序列，或者合成基因組規模的DNA序列依然存在較大困難。
克隆技術
世界上第一隻克隆動物是1996年出生（1997年媒體對外公布）的克隆羊“多利”（Dolly），随後人們又成功克隆了包括豬，牛，猴在内的多種哺乳動物。
如果仔細觀察就會發現，在已經被克隆的生物名單中并不包括爬行動物（包括鳥類）這一大類卵生的生物。主要是由于以下原因：
1、爬行動物（包括鳥類）的生殖方式和哺乳動物大相徑庭，最重要的區别在于哺乳動物的胚胎發育是在母體子宮和輸卵管内完成的，而大多數的爬行動物的胚胎發育是在蛋中完成的，而我們現在的技術還沒有辦法去複制一個“蛋”。同時，鳥的卵細胞結構和哺乳動物也有很大區别，在移除原有細胞核并植入新的細胞核時會有很大的困難。
2、相比哺乳動物，我們對爬行動物的基因和生殖方式了解很少，這就造成了很多技術細節上的困難。
3、大多數的畜牧業動物是哺乳動物，受到的關注明顯要多于其他類群的生物，也就造成了相對少的研究投入。
根據化石材料，我們相信恐龍是一種卵生的動物，如果要複活恐龍，無論是修改現有生物的基因組還是從頭合成，蛋都是無法繞開的一個步驟。
想要複活恐龍的第一步應當是克隆雞和鳄魚這些類似于恐龍的生物，之後才是基因層面的研究。或許真的有一天，合成生物學可以讓我們随心所欲的搭建生命，就像樂高積木那樣，在實驗室裡我們就可以造出兇猛的霸王龍和高大的梁龍，還可以去複活那些因為我們而滅絕的生物。當然，這其中會有很多很複雜的生物學問題，還會涉及到倫理學，生态保護等等問題，但是無論怎樣，我們的想象力和創造力都不應被限制。
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