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科学家称复活猛犸象任务艰巨:耗时或不止两年

时间:2018-04-24 17:31:43 浏览量:
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据国外媒体报道,猛犸象再次成为了舆论焦点。“猛犸象复活项目”首席科学家、哈佛基因学家乔治·彻奇(George Church)近日发布了一篇相关声明。而在此声明基础上,近期新闻报道称猛犸象“两年内便可起死回生”。

科学家称复活猛犸象任务艰巨:耗时或不止两年科学家称复活猛犸象任务艰巨:耗时或不止两年

不过,虽然这些新闻令人激动,也有人指出应谨慎为佳。古生物学家约翰·霍克斯(John Hawks)甚至称其为“假新闻”。那么,猛犸象短时间内究竟能否复活呢?如果科学家真的创造出了这样的动物,它们究竟是不是猛犸象呢?就算这些都能实现,让灭绝的物种起死回生是不是明智之举呢?

彻奇称有两点确凿无疑:其一,我们短期内不可能使猛犸象真正起死回生;其二,该项目所需科技正在迅速进步。

猛犸象并非首个灭绝后复活的物种。2003年,世上首只已灭绝物种、布卡多山羊(bucardo)在西班牙一家实验室中重见天日。虽然它只存活了短短几分钟,但在此之后,生物复活技术开始突飞猛进。复活布卡多山羊的研究人员表示,时间和资金是技术进步的最大阻碍。

复活生物的本质在于对基本生物学的操纵。生命源自于细胞分裂,一分二、二分四,进而形成胚胎。接下来,胚胎细胞不断分化,形成不同的组织和器官,最终长成完整的生物体。要想得到一头猛犸象,科学家首先要造出一枚猛犸象受精卵,使之分化成胚胎,最终将其孕育成完整的猛犸象。

彻奇在日前于波士顿举办的美国科学促进会年会上表示,他认为还需几年时间才能造出一枚胚胎。需要注意的是,彻奇并未说过要造出一头活生生的、披满毛发的猛犸象。目前他的工作重心仅在于造出单个细胞。

过去几年中,彻奇和他的团队一直在试图将猛犸象基因植入与其亲缘关系最近的亚洲象细胞中。这些基因中含有“猛犸象的精华”,如长长的毛发、厚厚的脂肪等。仅仅两年时间里,彻奇的团队就对亚洲象基因做出了45项修改,越来越接近“使亚洲象具备猛犸象特征”的目标。

但他们也许还有很长的路要走。2015年的一项研究将猛犸象基因组与现代亚洲象基因进行对比,发现了1642个不同基因。而彻奇目前仅修改了45个基因,只占了很小一部分。但彻奇称无需修改全部基因,也能使亚洲象具备猛犸象特征。

彻奇从未声称要培育出血统纯正、完全还原的猛犸象。相反,他计划培育的生物基因大部分都属于亚洲象,只包含少数审慎植入的猛犸象DNA,即“猛犸-亚洲象杂交象”或“适应寒冷气候的亚洲象”。

假设彻奇已经成功培育出了杂交象细胞,下一步就是使其分化成杂交象胚胎。他们可以采用与克隆相同的技术,将杂交象DNA植入亚洲象卵细胞中。1996年,绵羊多利成为首只从成熟细胞克隆而来的哺乳动物。此后,科学家又克隆了许多其它哺乳动物,但大象并不在此列。克隆研究显示,成功克隆出某种动物并不意味着能轻松克隆出它的“近亲”。

关键问题是,我们对克隆技术还了解甚少。在克隆过程中,卵细胞会通过某种方式,对新植入的DNA进行修订,使之变得更有活力,以促进胚胎发育。类似于手机的“恢复出厂设置”。但科学家并不了解卵细胞是如何控制这一过程的。因此,要想培育出杂交象胚胎,彻奇的团队首先要进一步发展克隆技术。这一任务十分艰巨,但并非无法实现。不过,就算彻奇做到了这一步,他还要寻找帮助胚胎发育的方法。

许多科学家对该项目兴趣并不浓厚,因为要想复活猛犸象,就免不了在大象身上进行实验。首先,克隆需要使用大象卵细胞;接着,胚胎需要移入雌象子宫内进行发育,成熟后还要经历分娩。由于克隆技术尚未成熟、常常失败,这将为雌象带来一定风险。而亚洲象数量在过去几十年间减少了一半,已被列为濒危物种。

简而言之,科学家无法在动物身上开展这一实验。许多人并不愿以濒危物种的生命安全为代价,让猛犸象起死回生。

但彻奇并未被人们的质疑吓倒。他相信自己的实验不会对大象造成任何风险。用来克隆的卵细胞并不需要从大象的生殖系统中提取,还有其它获取卵细胞的途径。研究显示,皮肤细胞可以在实验室中人为转化成干细胞,进而分化成卵细胞。这样一来,研究人员就不需要从雌象体内提取卵细胞,从皮肤获取细胞即可。

胚胎成型之后,还需移入“人造子宫”中进一步发育。这听起来颇像科幻小说中的情节,但彻奇及其他研究人员一直在私下里研发该技术。据悉,彻奇实验室的研究人员已成功让一枚小鼠胚胎在人造子宫中发育了10天,达到了正常发育期的一般。

从理论上来说,人工子宫能够解决雌象“代孕”风险过大的问题。但小鼠和猛犸象的体型不在一个数量级,难度也毫无可比性。小鼠在母体内只需孕育20天,猛犸象则需耗时两年。刚出生的小鼠仅有一枚回形针那么重,新生的猛犸象幼崽体型则接近一台洗衣机。此外,每种物种胚胎发育所需的“营养配方”也有所不同。

简而言之,人工子宫技术目前仍处在“孕育”阶段。目前看来,复活灭绝生物仍是一件极为艰巨的任务,短期内不可能实现。但在彻奇等科学家的不懈努力下,这一愿景似乎终有可能变成现实。问题是,我们是否应当这么做呢?该举动究竟有何意义呢?支持者指出,让灭绝物种死而复生益处多多。

我们正面临一场全球性生物多样化危机,每天约有150种物种消失,灭绝速度高达史前时期的一千倍。对此,我们难辞其咎。因此,如果我们有能力补救部分损失,也许我们有道德义务这么做。

然而,我们还需进行更深层次的思考。2014年,伦敦动物研究所生态学家约翰·伊文(John Ewen)列出了一张清单,帮助研究人员选择最适合开展复活计划的物种。国际自然保护联盟(IUCN)制定的一系列物种复活计划指导方针均受到了这篇论文的影响。

这张清单提出的问题很简单:如果我们让灭绝的物种死而复生,它们能否在现代世界生存下去?更重要的是,地球上是否有适合它们生活的地方?导致它们灭绝的因素是否仍然存在?这些生物是否会干扰现代物种的生存、以及附近居民的生活?

“复活猛犸象不仅意味着让已经灭绝的物种死而复生,”伊文指出,“我们必须有责任感,以生态丰富性为目标,评估复活猛犸象的可行性及潜在风险。”

换句话说,复活灭绝生物应增强物种的基因多样性,且该物种必须能在现代世界生存,并为生态系统做出贡献。

每一种生物对生态系统都起到了至关重要的作用,或传播花粉,或散播种子,或净化水质,或控制害虫。猛犸象则扮演了园丁的角色。它们以草叶为食,排出营养丰富的粪便、为土地施肥。它们灭绝之后,这些工作便无人承担。结果,一度肥沃的“猛犸象草原”逐渐沦落为长满苔藓的冻原。

假如我们能复活猛犸象,它们或许能将西伯利亚北部贫瘠的荒原重新变为物种丰富的沃土。但我们无法保证这样的结果。“还存在很多不确定性,”伊文表示,“我们需要判断猛犸象究竟有没有这样的能力。”彻奇也认为猛犸象有助于抑制危险的气候变化。一系列在西伯利亚开展的研究显示,大型动物生活的地区土壤温度略低于其它地区。

“大型动物在地面上行走时,会将雪地踩透,使土壤表面暴露在寒冷的空气中。”俄罗斯东北科考站的生物学家谢尔盖·齐莫夫(Sergey Zimov)指出,“可使地面保持冷冻状态。”

据估计,北极永久冻土层中储存着约5千亿吨有机碳,相当于所有雨林总量的二至三倍。在气候变化影响下,北极冰层逐渐融化。科学家警告称这颗“碳定时炸弹”有可能爆炸,进一步加速全球变暖。

而该研究指出,如果我们能让猛犸象重回西伯利亚,或许还有转圜之机。这一说法乍听十分诱人,但也存在一定缺陷。

假设彻奇完善了所需的一切技术,在预计时间内培育出了猛犸象杂交胚胎。这枚胚胎需要两年时间才能发育完全,再过15年才能达到性成熟阶段。即使科学家明天就解决了技术问题,仍需要半个世纪才能得到一群满足要求的猛犸象。而问题还远远没有结束。因为根据目前的预测,北极永久冻土层到那时早已融化。并且西伯利亚地区的生态系统或许已发生了巨变,无力为猛犸象提供生存条件。

换句话说,我们不能指望猛犸象解决全球变暖问题。事实上,气候变化对猛犸象的灭绝也起到了关键作用,当时的地球同样经历了气候变暖、冰层融化。因此,气候变化使猛犸象复活计划的未来充满了不确定性。

“根据IUCN的生物复活计划标准,这些不确定性或许会降低复活猛犸象的价值。”伊文指出。这样看来,复活猛犸象似乎希望渺茫,挑战极为艰巨。但也不能说这一举措毫无价值。一些科学家认为,复活灭绝生物最大的价值在于,濒危物种也能从中受益。用来复活灭绝生物的干细胞技术、基因组测序与编辑技术以及克隆等辅助繁殖技术同样适用于拯救濒危物种。

例如,新西兰的科学家利用基因组测序技术拯救当地特有的鸮鹦鹉(kākāpō)。研究人员正在破解现存的154只鸮鹦鹉的全部遗传编码,计划利用这些信息帮助它们繁殖后代。此外,北美科学家也制定了相似计划,利用基因组编辑及克隆技术拯救黑足鼬。上世纪80年代,该物种在森林鼠疫的影响下,一度濒临灭绝边缘,在人类的干预下才免于彻底消失。但目前野生黑足鼬数量也仅有数百只而已,且多数为近亲繁殖,不利于该物种长期健康发展。

2015年,物种复活支持组织“重生与重建”(Revive and Restore)向美国鱼类及野生动物管理局递交了两份石破天惊的提案。第一份提案建议采用冷冻细胞培育遗传能力较强的动物,然后让这些动物自行繁殖,恢复基因多样性。但如果这些动物被释放之后干扰了传染病,这样做就毫无意义了。因此第二份提案修改黑足鼬的基因,使其对森林鼠疫免疫。若两份提案都获准通过,将对濒危物种保护起到重大影响。更妙的是,类似的技术还能用来拯救其它无数物种。

肯尼亚的奥尔佩耶塔保护区(Ol Pejeta Conservancy)是世界上最后三头北方白犀牛的家园。该物种在非洲东部与北部一度十分常见,但偷猎、战争和栖息地的丧失导致它们濒临灭绝边缘。最后三头白犀牛是外祖父、母亲和女儿的关系,它们年龄太大、健康状况太差、且亲缘关系过近,无法进行自然交配。它们已不可能拥有后代,因此如同行尸走肉一般。

然而,干细胞技术与辅助繁殖技术或能使该物种免于灭绝。一组德国研究人员计划在实验室中培育白犀牛幼崽。他们利用雄性北方白犀牛的精子,以及通过与彻奇相同的方法培育的卵细胞,希望能在培养皿中培育出北方白犀牛胚胎。接着,胚胎将被植入北方白犀牛的近亲、南方白犀牛的子宫中,在其中发育成熟。我们尚不清楚这样的计划能否奏效。但时间不等人,我们不得不孤注一掷。

全球气候正在变暖,动物栖息地正不断丧失,许多地方污染愈发严重,生物多样性危机也愈演愈烈。虽然生物复活计划存在一定缺陷,但值得我们多加关注,因为它或能帮助我们修复风雨飘摇的生态系统。简而言之,我们面临的问题远不如如何复活猛犸象、以及是否该复活猛犸象那么简单。除猛犸象之外,还有众多已经灭绝、或濒临灭绝的物种等着我们去拯救。

复活灭绝生物不仅能培育出健康发展的野生动物种群,还能大大增加生物多样性,对生态系统中其它物种的影响也更加深远。我们从复活生物的相关研究中获取的知识已经对尚存于世的野生动物产生了积极影响。换句话说,生物复活计划不仅能使已灭绝的物种死而复生,对仍未灭绝的生物同样大有益处。

编辑:森罗万象
关键词: 猛犸象
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