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侏羅紀公園的暴龍會得禽流感嗎?

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禽流感會傳染給恐龍嗎?

恐龍,其實並沒有完全滅絕,因為牠們的後代子孫,我們都很熟悉,那就是鳥類。在生物學上,鳥類其實就是一種爬蟲類,牠們的現生近親是鱷魚。不要懷疑,科學家大致上已有共識,相信鳥類的祖先就是恐龍。我們認識到的「恐龍」,嚴格來說,應該叫做「非鳥類恐龍」,而鳥類則是「鳥類恐龍」。

既然鳥類是一種恐龍,那麼「真正」的恐龍,尤其是與鳥親緣最近的獸腳類恐龍,會不會像鳥類一樣罹患禽流感呢?

這可以分兩個部分來回答:恐龍縱橫地球的時代,有龍流感嗎?如果頻頻出包的侏羅紀公園開張了,科學家複製出的恐龍,會得禽流感嗎?

第一個問題換句話說就是,現在的禽流感會不會是六千五百萬年前的龍流感一直傳承迄今呢?要回答這個問題,科學家主要有兩個方法,一個是利用分子演化的方法,看看禽流感病毒何時演化出來,另一個方法則是利用比較基因體學的方法,看看現生鳥類基因體裡何時插入病毒的基因。不過,很不幸的,這兩招恐怕都不太管用。

分子演化的方法簡單來說,是利用遺傳變異來重溯物種的起源和演化;如果突變有規律的話,可藉由比較突變的數量、種類……等等特徵來重建病毒演化史。然而,因為流感病毒一來基因體太小,可用的變化特徵就有限;二來突變速度太快,如果只是研究病毒在幾百年、幾千年甚至上萬年的演化可能還好,若要跨越到幾千萬甚至上億年,恐怕就有很大的困難,因為遺傳訊息已經很雜亂了。再者,流感毒病性生活紊亂,不同品系病毒之間嗜愛雜交趴,這會讓遺傳訊息更加混亂,如果是最近發生的組因重組,有可能被發現,可是遠古的雜交會混淆視聽。因此,想藉由研究病毒的分子演化來了解禽流感的起源,非常困難。

換個方法吧,流感病毒有可能在基因體中留下痕跡嗎?其實在有頜脊椎動物的基因體中,病毒也是顯著的一部分,構成所謂的「垃圾DNA」(junk DNA)。像我們人類基因體中有高達8%的DNA序列就是病毒留下來的。可是相較哺乳動物,鳥類基因體的病毒序列較少 [1],要嘛鳥類基因體可能比較不易被病毒入侵,要不然能夠更有效清除掉病毒序列。而且重點是,流感是急性感染,病毒序列很少插入宿主基因體中,所以這招也不攻自破了。

難道科學家就沒招了嗎?不能從恐龍化石中觀察到蛛絲馬跡嗎?這恐怕更加有挑戰性,因為化石畢竟大多剩下骨骼的形態,雖然有些有羽毛的恐龍有幸留下羽毛供後人欣賞。從化石中或許可以觀察到一些恐龍的疾病 [2],最常發現的恐龍疾病應該是骨關節炎。一些異特龍(Allosaurus)和三角龍(Triceratops)化石有發現帶有骨疣,是骨骼退化的異常骨質增生;許多恐龍的骨骼,例如彎龍(Camptosaurus)、禽龍(Iguanodon)、恐爪龍(Deinonychus)、合踝龍(Syntarsus)、暴龍(Tyrannosaurus rex)、艾伯塔龍(Albertosaurus)、異特龍等等也有可能是打鬥後受傷的痕跡;至於傳染病,不常在恐龍化石中發現,只有零星在雙脊龍(Dilophosaurus)、傷齒龍(Troodon)、鴨嘴龍(Hadrosaurids)、彎龍、異特龍發現有牙瘡;龍流感即使在古生代發威,儘管再致命,也難以在恐龍化石留下證據,所以我想我們必須承認,我們真的不曉得有沒有所謂的龍流感。

既然第一個問題頗為無解,那第二個問題呢?如果侏羅紀公園真的開張了,那麼那些在園區裡的恐龍,需要預防禽流感嗎?

禽流感(Bird Flu),全名鳥禽類流行性感冒(Avian Influenza,AI),通常只感染鳥類,但可以傳染給許多種動物,包括鳥類、豬、馬、海鳥、鯨和人類 [3]。禽流感在鳥類間主要通過呼吸和糞口途徑傳染,病毒首先感染的是鳥類的消化道,它們在小腸的上皮細胞內複製,最終隨糞便擴散。禽流感在動物中的發病症狀很不一樣,但劇毒的類型可能在幾天內致死。禽流感病毒一般高度針對特定物種,但在罕有情況下會跨越物種障礙感染人。

根據核蛋白的抗原性分類,禽流感病毒屬於甲型流感病毒,根據位於其套膜上的血凝素及神經氨酸酶的抗原性又可分為若干亞型,血凝素(H)有16個亞型,神經氨酸酶(N)則有9個亞型,所有亞型皆可感染鳥類,在禽類中高致病性的屬於H5、H7亞型。現在已發現的禽流感病毒主要有H5N2、H5N1、H9N2、H7N7、H3N2、H7N9、H10N8。

既然禽流感會跨物種感染,就很難說不會感染上恐龍,加上恐龍和鳥類的親緣關係比較近。而且,如果要複製恐龍,那我們要用哪種動物的基因體來進行基因工程改造呢?在《侏羅紀公園》(Jurassic Park)裡頭,科學家是利用蛙類的基因體來進行改造,不過那由於是廿幾年前,對恐龍和鳥類的關係還所知不多,如果《侏羅紀公園》是這個世紀初的創作,作者麥可‧克萊頓(Michael Crichton,1942-2008)應該會選用鳥類的基因體來進行改造。既然是利用鳥類的基因體來改造,那麼用的會是逆向工程的方法,就是讓鳥類產生返祖現象。

最近哈佛大學的演化生物學家利用藥物改造FGF和WNT的訊號傳遞,成功地讓雞的嘴巴長得更像迅猛龍一些 [4];科學家也知道鳥類共同祖先中至少有六個和牙齒相關的基因當時被「關閉」了 [5];透過基因表現的分析,科學家也瞭解鳥類的指骨和恐龍的指骨之間的關係 [6]。藉著演化基因體學的研究,我們愈來愈清楚鳥類和恐龍的差異可能源自何處。

有朝一日,科學家不是不可能利用鳥類來打造恐龍模樣的生物。不過我主張,做出迷你版的小恐龍就好,別一再像侏羅紀公園或世界那樣頻頻出包了!呃,對了,還要記得做好防疫的準備!

參考文獻:

  1. Zhang G, et al. Comparative genomics reveals insights into avian genome evolution and adaptation. Science. 2014 Dec 12;346(6215):1311-20. doi: 10.1126/science.1251385. Epub 2014 Dec 11.
  2. Do we know anything about the kinds of diseases that affected dinosaurs? Scientific American. October 21, 1999
  3. 禽流感 | 維基百科
  4. Bhullar BA, et al. A molecular mechanism for the origin of a key evolutionary innovation, the bird beak and palate, revealed by an integrative approach to major transitions in vertebrate history. Evolution. 2015 May 12. doi: 10.1111/evo.12684. [Epub ahead of print]
  5. Meredith RW, et al. Evidence for a single loss of mineralized teeth in the common avian ancestor. Science. 2014 Dec 12;346(6215):1254390. doi: 10.1126/science.1254390. Epub 2014 Dec 11.
  6. Wang Z, et al. Transcriptomic analysis of avian digits reveals conserved and derived digit identities in birds. Nature. 2011 Sep 4;477(7366):583-6. doi: 10.1038/nature10391.

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關於作者

來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋