奇石显世记——“ＸＬ—０１”号恐龙蛋化石研究记略 [复制链接]

第4版(要闻)
专栏：

　　一枚恐龙蛋，负载着恐龙生命信息，在中州大地沉睡了７０００万年。今天，它石破天惊！北大的一批青年科学家，从这枚恐龙蛋化石中成功地获得了恐龙基因片段。这一重大发现对于人们认识恐龙，了解地球的变迁、物种的起源、生物的进化等无疑都具有重要意义。欲知这项重大科研成果的背后还有什么鲜为人知的故事，请看——
奇石显世记
——“ＸＬ—０１”号恐龙蛋化石研究记略
本报记者毕全忠
３月１６日，首都几家新闻媒体报道：北京大学生命科学学院一批青年科学家成功地从一枚“特殊的恐龙蛋化石”中获得了恐龙基因片段。这一消息震动了中外，好些海外新闻机构立即转发。连日来，很多人向北大询问研究的详细情况。人们为我国科学家取得的这一重大成果感到振奋，也对这枚奇特的化石产生极大的兴趣。即使是一般人，也会感到它的价值非同寻常，而一些科学界权威人士则把它与已遗失的北京猿人头盖骨化石相比。
这枚化石确实是块奇石，不仅它蕴含的科学价值奇特，它的经历也很奇特。在这次报道之前，它曾几次在报纸上露过面，但都很快就沉寂了。直到这次再度见诸报端，它才真正“显身扬名”于天下。
　　　　“奇石博物馆”
说起恐龙，总是有许多未知的奥秘。考古学和古生物学研究结果表明，它是陆地上曾有过的最大的动物，种类很多。已知最大的恐龙从头到尾长达３０多米，体重可达２０多吨。它们生存在距今２．３亿年前至６５００万年前的中生代，此后便奇怪地灭绝了。灭绝的原因，成为万古之谜。它们的一些遗骸、卵，变成化石，遗存在中生代地层中，成为研究恐龙的重要实物。
中国真可以说是“龙的国家”，发现的恐龙骨骼和蛋的化石比别的国家都多，分布地域也很广。两年前，河南西峡县及附近农民，得知他们从前间或见到的一堆堆“石球”、“石馍”，原来是恐龙蛋化石，很值钱，便到处去挖，也有人来收购。果然挖到了好几千枚。这就造成了对我国珍贵自然遗产的一次大破坏。因为恐龙蛋化石在保持原埋藏状态时，有重大的研究价值，一旦改变了原排列状态，科学价值便失去了９０％。
在恐龙蛋化石的收集者中，有一位名叫李广岭的河南人，他开厂赚了些钱。这位李广岭先生爱搜集奇石，自办了个“中原奇石博物馆”，自任馆长。为充实他的馆藏，１９９３年初，他来到西峡地面，把恐龙蛋化石当作奇石，从农民手里收购，竟收集到２０００多枚。对于他的收购行为，有不同看法。别人说他不该收购，因为不符合有关规定，而且也对当地农民乱挖恐龙蛋化石起了推波助澜的作用。他自己认为，把散失在农民手中的化石收集起来，加以保护，以免进一步流失到海外，这是做了件好事。不过，他确有一大功劳，就是收集到了那枚特殊的恐龙蛋化石，并最终提供给科学家们研究，产生了惊动世界的研究成果。
　　神秘的“ＸＬ—０１”号
１９９３年初，李广岭发现他收集到的一枚蛋化石很有些奇特。这枚较小的蛋化石，显得有些扁，直径为９厘米，约重４５０克，蛋壳完整，没有裂纹，比跟它同样大小的要轻。这枚蛋化石被编为“ＸＬ—０１”号，有两种意思，一是“Ｘ”表示未知，“Ｌ”为“李”字拼音的第一个字母；另一种意思是：“Ｘ”为西峡的“西”的拼音第一个字母，“Ｌ”是“龙”字拼音的第一个字母。
１９９３年９月的一天，这枚恐龙蛋意外跌落到地上。别的恐龙蛋化石都是实心的石头疙瘩，不易摔破的，可是这枚“ＸＬ—０１”一跌却是石破天惊。它裂成大小两块。李广岭发现，这枚蛋化石竟还有内腔，腔内部分是空的，还有一些灰褐色的絮状物，略显潮湿，有一处有淡粉色。他更感到这块化石很奇特。
消息传了开去，便有一位记者前来采访，写了篇报道，刊登在１９９３年１０月１９日《光明日报》上，称这枚罕见的化石“外硬内软”。这是它首次见诸报端，立即引起了一些古生物学家、地质学家的注意。李广岭为弄清这枚奇石，请教了一些专家。专家们对“ＸＬ—０１”号作了矿物学鉴定，证明其腔内絮状物主要为坡缕石，即常见的硅酸盐粘土矿物质。这一解释也见诸报端。既然里面是常见粘土矿物质，就没有什么特别了。于是，对它的注意自然就消解了，刚一露面的“ＸＬ—０１”号也就沉寂了。
这年的１１月，李广岭为了让没见过恐龙蛋化石的人们见识见识，便把他“奇石博物馆”馆藏的恐龙蛋化石拿到北京展览，其中也包括那枚“ＸＬ—０１”号。这时，中国地质博物馆的古生物研究工作者方晓思注意到了这枚蛋化石，并把它在京展出的消息告诉了北京大学生命科学学院古生物学家张昀教授，立即引起重视。他通过方晓思与李广岭取得联系，见到了这枚神秘的“ＸＬ—０１”号。于是，科学家们的又一次机会到来了，这枚恐龙蛋化石千万年后扬名于今的机会也再次到来了。这次机遇是否会再度失之交臂呢？
　　把握住了一次重大的机会
张昀好不容易征得李广岭的同意，取得了少许“ＸＬ—０１”号蛋化石中的絮状物，带回北大。他做了个实验：把少量絮状物放在电炉上烧灼一分钟，便见它局部焦化，由灰褐色变为深褐色。测量一下，烧失量为１９．３９％。这说明絮状物内有水和有机物。他又叫人对絮状物作氨基酸分析，果然证明它含有１．５—１％的氨基酸。
７０００万年左右的化石内还有有机物质！张昀感到是个重大现象，可能有更大的奥秘在里头。他向国家自然科学基金委紧急申请了经费，并同他的一些老同学共同研究。他又将这些情况告诉了北大生命科学学院常务副院长周曾铨和院长陈章良两位教授。陈章良立刻感到这是大自然向科学家们提出的重大挑战，也是向他们提供的一次极好机会，不能放过。北大生命科学学院有很齐全的先进技术和仪器，设在这里的生命科学国家重点实验室是世界上一个很好的实验室，而且聚集了不少能干的青年科学人才。他们立即决定对这枚蛋化石的絮状物开展分子生物学研究，主攻方向是从中寻找遗传物质ＤＮＡ。同时对“ＸＬ—０１”号恐龙蛋化石作进一步的结构、矿物—化学及埋藏地质研究。他们在保证国家重点科研课题的前提下，调集了学院里的数名教授、副教授和研究生共１３人投入研究。
这一项研究很费钱，风险又很大，说不定会一无所获。他们向学校领导作了汇报，校方立即拨给１０万元。生命科学学院也出资一部分。
要开展研究，必须把“ＸＬ—０１”蛋化石拿来，作科学的保存。
“ＸＬ—０１”号在北京展览后，又到深圳展览，最后李广岭把它带回河南，交省博物馆保存。要将它取来，显然很难。在国家有关部门和河南省领导的支持协调下，陈章良他们带着感谢的心情，终于从河南将“ＸＬ—０１”带到了北京。１９９４年１１月，研究工作开始了。
　　现代科技的魔力
从“ＸＬ—０１”号蛋化石中提取ＤＮＡ的工作极其复杂。研究人员中，除张昀、周曾铨两教授年纪较大外，其余都是青年人。其中陈章良、顾红雅、朱玉贤三位博士是留美的，成安才博士是留日的，李毅博士是留德的，还有我国自己培养的，各有自己的学术渊源。他们各自的优势结合在一起，形成强大的合力。研究工作极其严密，要求极其严格。他们从蛋壳到蛋心分层取样，每种样品分别有两组人员独立研究，教授、博士们亲自动手操作，不转手。从１９９４年１１月到今年２月初，他们每天工作都在十七八个小时，只在元旦和春节各休息半天。为了节省时间，只吃方便面和盒饭。科学事业吸引了他们的全部注意力。
现代科技的魔力令人叹服。分子生物学告诉我们，每个生物体都有自己特殊的基因，即ＤＮＡ片段，就像每个人有特殊的指纹一样。只要以生物体上的少量组织，如血液、毛发等，从中提取ＤＮＡ，便可认定这些被检测材料是属于那个生物体的。科学家们已发明、创造了进行这些检测、分析的技术和设备，如同位素标记、ＰＣＲ技术等，非常灵敏而准确。北大的这批青年科学家正是以这些先进的技术和设备，设法从“ＸＬ—０１”所含的絮状物内寻找ＤＮＡ。经过两个多月的努力，他们终于获得了６个ＤＮＡ片段。
这６个ＤＮＡ片段究竟是什么生物的基因？他们通过ＤＮＡ序列测定，并通过计算机与美国和欧共体的基因数据库作比较。对比结果是：他们获得的基因片段与细菌等原核生物无同源关系，因而排除了细菌污染的可能。与现代其他动物和人的基因有一定比例的同源性，但不是９５％以上的同源性。因此，它们也不是这些动物和人的基因，也排除了操作中人们污染的可能性。这表明他们获得的基因都不是人和各类现代动物的基因，它们是人类以前没见到过的特殊的基因。那末，是不是渗透到恐龙蛋内的古代细菌的遗传物质呢？答案是：也不可能。因为古代细菌如果渗入蛋内，必然会在蛋腔内各部分包括蛋壳壁上都有分布。可是，这次只有在絮状物内获得了ＤＮＡ片段，而蛋壳壁上的取样中并未获得。因此，结论只能是：这些基因片段是恐龙的基因。这一结论也从张昀等所作的“ＸＬ—０１”结构、矿物—化学和埋藏地质研究结果得到支持。
　　造化之功
张昀等对“ＸＬ—０１”蛋化石进一步作的结构、矿物—化学及埋藏地质研究结果表明，这枚蛋化石与其他恐龙蛋化石具有同样的结构，它是一枚典型的恐龙蛋化石，化石年龄为７０００万年左右。腔内絮状物确为坡缕石，这种矿物质具有很强的吸附力，ＤＮＡ这种大分子很易被吸附、保存在其中。这枚化石埋藏地层为西峡晚白垩世断层盆地，正是恐龙生活的地质年代的地层。那时当地曾为湖泊沼泽地，水中盐分较高。因此水中的镁、铝、钙、钡、硅等的离子，可从蛋壳气孔渗进蛋内，在蛋壳内壁沉淀，形成硅酸盐结晶层，即现在看到的方解石晶层。它既加固了蛋壳，又完全堵塞了蛋壳气孔，使蛋腔成为完全隔氧的环境，从而缓解和终止了蛋内有机物的降解，使这枚恐龙蛋变成化石后，仍然保存了部分活性物质。从恐龙的繁殖特征来看，这枚恐龙蛋内有胚胎的组织。大自然就这样造成了“ＸＬ—０１”号这份宝贵的遗产，留给了我们。
到今年２月初，原定的研究工作已完成，部分研究结果已发表在最新一期的《北京大学学报》上。这还是初步的研究成果，它的巨大意义是不难理解的。在长达１．６亿多年的中生代，恐龙是“统治”地球陆地的生物。了解恐龙，对了解地球的变迁，物种的起源，生物的进化，从而进一步理解地球今天的状况和在将来的发展，对了解人类的生存环境，都有重大意义。尤其是了解恐龙在６０００多万年前灭绝的原因，更为重要。而这些研究均极为困难，因为很有用的研究材料太少了。这次北大学者们对“ＸＬ—０１”这块“奇石”研究所取得成果，是个重大的突破。
连日来，不断有人问北大的研究者：利用这些恐龙基因能否复制出恐龙？他们的回答是很明白的：不能。因为用基因技术复制一个生物，前提是要知道这个生物的全部基因。恐龙的全部基因，谁也不知道。科学家早就研究人的基因，但至今不可能用基因工程复制出人来。因为一个人的基因共有１０万多个，现在只掌握很少一部分。即使全部掌握了，复制工程也将是无法想象地巨大。
“ＸＬ—０１”号这枚奇石，在经历了一番奇遇之后，终于在科学家的手中放出了异彩。如今，它已由有关部门妥善保管。人们有理由等待科学家们使它放出更加夺目的光彩。