作者:段歆涔 来源:中国科学报 发布时间:2013-11-14 8:38:26
选择字号:
经典分类也耍“指鹿为马”
蛋白质分析还原传世象标本真实身份

图片来源:C.GESNER,1551.

 
不幸的是,动物总是“狡猾的”,分类学家难免会出现差错。
 
Tom Gilbert和 Enrico Cappellini发现,Linnaeus的标本是非洲象,而非亚洲象。
 
自然历史博物馆不会告诉游客,它们的标本分类漏洞百出,甚至一些重要发现也会出现错误,包括充当原型的植物和动物典型标本。
 
Carl Linnaeus是现代生物学分类命名的奠基人。尽管Linnaeus 针对动植物的分类通常是正确的,但他对一些物种的分类一直存在争议,包括亚洲象。一支来自丹麦哥本哈根的团队决定弄清其中的真相。
 
瑞典,乌普萨拉,1753
 
对于自己最新的发现,Linnaeus难以掩饰兴奋和喜悦之情。“尽管这个小象‘姗姗来迟’,我仍旧非常高兴。虽然它耗费大量的时间和金钱,但是这一切都很值得。很显然,它的珍贵程度不亚于一颗美钻。”1753年5月18日,他在一封写给朋友的信中这样说道。
 
在Linnaeus的催促下,瑞典国王Adolf Frederick买下了一个保存于酒精中处于胎儿时期的象标本,以充实其已经相当丰富的自然历史收藏。当时的欧洲人很少关注象这种动物,Linnaeus渴望尽快把这种动物收录到自己的著作《自然系统》中。
 
《自然系统》于1735年出版,之后定期更新。Linnaeus增设“纲”、“目”两个分类等级。在此之前,以“种”为生物分类的最基本单位,相近的“种”划为一“属”。Linnaeus又把相近的“属”归为一“目”,相近的“目”归为一“纲”,适应了生物种类大大增加的新形势。这种分类方法一直沿用至今。
 
这只仅有猫大小的小象成为象的模式标本,被收录在《自然系统》中,Linnaeus将其称作亚洲象。
 
尽管Linnaeus认为,象起源于南亚,但他可能也知道象会在非洲出没,因为他应该了解类似的典故,比如,公元前3世纪,迦太基统帅汉尼拔在与罗马的战争中,使用数十只装有盔甲的战象。不过,关于他是否知道自己所收藏的标本来自非洲仍存在争议。
 
欧洲,18世纪末
 
18世纪末,学者将非洲象视作一类特殊的物种。一个世纪后,根据栖息地的不同(森林和热带草原),非洲象被划分为两个种类。这两种象都表现出非洲象属的特性——向侧面倾斜的牙齿。
 
区分一只成年的亚洲象和非洲象非常容易:非洲象的耳朵更长。但是它们胎儿时期的差别却很难区分。19世纪,象标本从斯德哥尔摩皇家宫殿转移到瑞典自然历史博物馆,博物馆的管理者开始质疑这份最有价值的藏品是否被贴错了标签。两名工作人员在一次学术会议上说道,在某种程度上,该标本看起来更像一只非洲象。针对这一问题的争论至今仍困扰着博物馆的现任科学主管Per Ericson,他于20世纪90年代担任博物馆鸟类馆的负责人。
 
英国,伦敦,21世纪初
 
21世纪早期,英国伦敦自然历史博物馆(NHM)哺乳动物馆馆长Anthea Gentry也开始有了相同的疑问。
 
Gentry是鸟类和哺乳动物领域的专家,她于1999年首次看到这个标本。她曾听说斯德哥尔摩博物馆展览了一系列Linnaeus曾描述过的标本,并对此产生了浓厚的兴趣。当她看到博物馆的工作人员推出三大车展品时,Gentry几乎屏住了呼吸。当时车上塞满了各种广口瓶,瓶子里有鸟类、松鼠、蝙蝠和其他动物标本。“这着实令我大开眼界。” Gentry说。
 
Gentry认为,Linnaeus对一些物种的描述和现代物种命名不匹配。2004年,在和丈夫的旅行过程中,她无意翻出了一张象标本的照片。“我告诉他,我认为这不是一只亚洲象。”Gentry回忆道。Gentry的丈夫是一位古哺乳动物学家。他说:“你是对的,这是一只非洲象。亚洲象的耳朵不会如此之大,它球形的头更像非洲象。”
 
为了验证自己的直觉,2006年,Gentry决定分析标本的DNA。在那时,科学家已经能够利用基因测序技术研究有2000年历史的木乃伊和更古老的尼安德特人化石。Gentry和NHM的同事希望,这个历史并不久远的象标本包含足够的基因信息,能揭示它到底来自非洲还是亚洲。遗憾的是,对标本的基因测序并未取得成功。之后,丹麦哥本哈根大学古DNA专家Tom Gilbert再一次进行尝试,结果也以失败告终,Gilbert甚至使用了当时世界上最先进的DNA测序手段。
 
丹麦,哥本哈根,2009
 
当Gilbert向蛋白质化学家Enrico Cappellini说起此事时,Cappellini感到一头雾水。“为什么要谈论象?”Cappellini质疑道。2009年,Cappellini以博士后研究员的身份加入Gilbert的实验室,协助Gilbert研究禾谷类作物本地化。
 
由于在纯酒精中浸泡了三百年,象标本的大部分DNA已经被损坏。但Gilbert推断,其他生物分子,诸如蛋白质,肯定是完好的,否则标本会被液化。“蛋白质肯定是存在的。”他说。Cappellini的首要任务是分析胶原。胶原是结缔组织和骨骼中的主要蛋白质。Gilbert希望,Cappellini能从Linnaeus的象标本中提取出蛋白质,进而找到能够区分其是非洲象还是亚洲象的蛋白质。
 
理论上,Cappellini需要分离出一个能够区分标本是非洲象还是亚洲象的单一蛋白质。但是他的早期方法并不奏效。尽管胶原广泛存在于血管和皮肤中,但在不同的象种间却并无区别。在小象的食道中,Cappellini和Gilbert检测到一个能够用于区分的蛋白质。该蛋白质是血红蛋白的一部分。亚洲象蛋白质中的氨基酸是天冬氨酸盐,而非洲象蛋白质中的氨基酸是谷氨酸盐。Cappellini证实,Linnaeus象标本中含有的是谷氨酸盐。所有的谜题都解开了:Linnaeus的象模式标本不是亚洲象,而是非洲象。
 
在指出了Linnaeus的错误之后,Gilbert担心这一发现会对象分类学领域造成冲击。我在思考这会不会给分类学家带来混乱,毕竟他们发现模式标本竟然是错误的。
 
“不幸的是,动物总是‘狡猾的’,分类学家难免会出现差错。”Gilbert说。
 
结语
 
“这是一个十分酷的科学探索故事。”美国华盛顿史密森尼博物院哺乳动物馆长Kris Helgen说。
 
Gilbert认为,他领导的团队所做的工作对其他领域(诸如古生物学)也有借鉴意义。
 
Gilbert和Cappellini还认为,蛋白质分析有助于针对其他物种的研究。例如,他们正在尝试弄清,为何已经灭绝的南美哺乳动物箭齿兽看起来像河马,他们正在提取NHM中其他模棱两可的标本的蛋白质以作分析。(段歆涔)
 
《中国科学报》 (2013-11-14 第3版 国际)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 
SSI ļʱ
相关新闻 相关论文

图片新闻
找到了!胡椒那么辣的原因 科学家解析非洲猪瘟病毒颗粒精细三维结构
“零饥饿”目标面临“隐性”挑战 治病救人的大科学装置,中国有了
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐