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复活猛犸象有戏 但有人担心亚洲象是否愿意杂交

2017-07-17 00:02:44 来源: 网易科学人
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彻奇提出了新的计划,他计划利用人造子宫培育杂交动物,而不是招募母象作为代孕母亲。有些人认为,这个计划在未来十年内都是不可能实现的。但彻奇表示:“我们希望在体外(在活体外)完成整个过程。把濒危物种的雌性繁殖置于危险之中是不理智的。”

出品|网易科学人栏目组

译者|小小

好莱坞大片《侏罗纪公园》(Jurassic Park)设想了一个能使恐龙复活的未来。现在,这种科幻场景有可能成为现实,因为遗传学家们正试图复活猛犸象。这些冰河时期的食草动物生活在北方几个大陆上,身上拥有厚厚的皮毛,可以帮它们抵御严寒。然而大约在4000年前,猛犸象彻底灭绝了。可是随着遗传学的快速突破,这种遗憾有可能被重新弥补。遗传学正用于帮助对抗衰老、治愈疾病、“设计婴儿”,复活已经灭绝的猛犸象也不再是梦想。

复活猛犸象有戏 但有人担心亚洲象是否愿意杂交在新书《长毛象:复活史上最具标志性的灭绝生物的真实故事(Woolly: The True Story Of The Quest To Revive One Of History’s Most Iconic Extinct Species)》中,本·梅兹里奇(Ben Mezrich)讲述了世界各地复活猛犸象的努力,他的足迹遍及各地的实验室和西伯利亚草原,科学家们正在这些地方探索重新复活猛犸象的可能性,以及由此对生态系统产生的威胁。梅兹里奇日前在波士顿的家中接受《国家地理杂志》电话采访,解释了为什么有些人认为复活猛犸象可以帮助对抗气候变化,以及这些雄心壮志背后存在的伦理问题。

问:复活猛犸象的主意听起来有点像迈克尔·克莱顿(Michael Crichton)科幻小说中的观念。这种假设真能发生吗?这场革命会对科学产生何种影响?

梅兹里奇:的确有点儿像克莱顿的小说,但它是真实的!他在《侏罗纪公园》中所做的事情,现在从科学角度上已经可以实现。我们现在有许多遗传工具,特别是CRISPR技术,它是在基因工程科学领域的革命。它允许我们将特定编码的单个基因植入活体生物的基因组中。

这就是复活猛犸象计划的技术基础。过去我们只能读取DNA,现在我们已经可以编写DNA了。在未来30年内,因为现在实验室里正在发生的事情,我们所生活的这个世界将变得截然不同。人们谈论各种技术,如互联网、人工智能(AI)或机器人技术。但我相信,与生物学取得的巨大成就相比,这一切都显得相形见绌。一旦可以重新制造基因,这个构建生命的基石,你可能会变得无所不能。

问:美国复活猛犸象努力的背后推动力量遗传学家乔治·彻奇(George Church),给我们描述下他领导的项目。

复活猛犸象有戏 但有人担心亚洲象是否愿意杂交图2:原始猛犸象象牙被发现,它依然与头骨相连

梅兹里奇:彻奇绝对像好莱坞电影里的明星。他的身高超过2米,留着大胡子,满头白发,看起来就像你想象中的神明。他在佛罗里达州坦帕市外面的沼泽地里长大,由单身母亲抚养。从12岁开始,彻奇就开始认为自己是个来自未来的人,他现在正生活在过去,他的工作就是让世界变成他所来自的世界模样。他就像今天的爱因斯坦,而且是人类基因组计划中最年轻的科学家,他以最快的方式排列出人类基因组的顺序,并读取出人类基因。测序和阅读基因方面做了更快的工作。

问:在西伯利亚草原上,给我们讲讲谢尔盖(Sergei)与尼基塔·兹莫夫(Nikita Zimov这对父子的故事,以及他们“更新世公园”的背后理念。

梅兹里奇:最大的问题在于,为什么要复活猛犸象?答案恰好在俄罗斯。在西伯利亚平原或草原上,有大量多年冻土形成的大片土地,这里已经失去了大量的动物种群。而过去却不是这样的。问题是,冻土带正成为定时炸弹。被困在永久冻土带中的碳比烧毁地球上所有森林产生的碳还要多3倍。随着世界变暖,我们越来越接近于永久冻土融化的界限,而这个定时炸弹将会爆炸。

而谢尔盖和他的儿子尼基塔自从20世纪80年代以来,就已经在运行实验。他们圈起冻土带,重新引入更新世时期的动物,如驯鹿、野牛以及雅库特马等。他们还引进俄罗斯坦克来模仿猛犸象。他们发现,在引入这些动物以后,永久冻土层的温度最多可下降15华氏度。这是因为,大型食草动物能促进草原上野草的生长,而草原野草反过来也有很高的反照效应(albedo effect)。这些浅色的野草就像镜子那样,可以将阳光反射回大气层,减少地面吸收到的热量,从而使温度降至最低,缓解永久冻土的融化。

问:让我感到惊讶的是,在西伯利亚冻土中有足够多的猛犸象可支持象牙贸易。给我们讲讲土著雅库特人的故事吧!

复活猛犸象有戏 但有人担心亚洲象是否愿意杂交图3:帐篷上的猛犸象绘图

梅兹里奇:随着多年冻土慢慢融化,猛犸象的遗骸也渐渐显露出来。用于装饰的象牙每根价值约25万美元,由此催生了大规模的猛犸象牙贸易。这属于合法贸易,因为这些象牙并非来自濒临灭绝的物种,而是已经灭绝的物种。然而收获猛犸象牙也是非常危险的。雅库特人乘坐小船穿过冰冷的海水,前往猛犸象尸体比较丰富的小岛上挖掘象牙。但只要找到1根象牙,就可以满足整个雅库特村一年的需要。

问:给我们这些外行人讲讲,重新复活猛犸象所面临的科学挑战,这种复活何时会发生?

梅兹里奇:科学真的很酷。首先,你需要测定出史前猛犸象的基因组序列。冰冻的猛犸象尸体被从冰上取出来,你可以提取样本对基因组进行测序。得到了这个序列,你就知道了猛犸象的基因组,所以你可以选择猛犸象的重要特征。它们99%的基因组与亚洲象相似,所以彻奇的实验室认为,如果长毛猛犸象与亚洲象交配,它们就能生下后代。

与《侏罗纪公园》不同,你不是在克隆猛犸象。由于辐射和恶劣的环境,尸体内的物质已经在3000年到1.2万年间退化了。相反,你需要合成这些基因,然后将它们放入亚洲象的胚胎中,再将胚胎移植回亚洲象体内,然后亚洲象就会生出长矛猛犸象。彻奇的实验室也在研究人造子宫,他们的目标是在2到3年内培育出首个猛犸象混血儿。

问:在实验室中尝试制造新的生命形式似乎有些像科学怪人弗兰肯的创意,或试图扮演造物主。那么由此会产生哪些伦理和生物学问题呢?

梅兹里奇:这是一个很好的问题。在你真正去做这些事情之前,你必须先仔细考虑这些事情,因为科学可能超越伦理限制。在这种情况下,我认为大多数环保主义者都会如此认为:像猛犸象这样的灭绝物种重新复活,与其说是在纠正我们所做的事情,还不如说是在扮演造物主。科学家每天都在扮演造物主。当你试图治愈癌症或消灭疟疾时,你在很大程度上决定了人们的生死。最可怕的是,没有真正的监督机构。世界各地都有这样的实验室,都在做着类似的事情。大多数科学家认为,无论是在社区内部还是在政府基础上,都需要进行一些监督。这很困难,因为这牵涉到许多国家。

问:《长毛象》这本书结尾宣称,韩国与俄罗斯联合探险队竟然在冰冻猛犸象尸体的血管中发现了真正的血液,这是真的吗?他们的计划与美国有什么不同?

梅兹里奇:韩国生物技术公司Sooam是由此前谎称克隆出人类细胞的科学家创办的。这位科学家通过创办这家公司彻底改变自己的形象,他的公司主要以克隆狗为主业,现在也在尝试复活长毛猛犸象。他们的目标是找到保存足够好的克隆材料,而其他科学家认为这是不可能的。

但是据称一个俄罗斯团队正在研究一头被半冻入冰层的猛犸象,当它被拉上来的时候,它体内的液态血液保持完好。无论真假,这种事情都很难验证。这种材料被藏在一所俄罗斯大学的秘密金库里。如果这种物质真的存在,如果猛犸象处于如此惊人的状态,依然存在液态血液,也许你可以克隆这种材料,进而创造出猛犸象。彻奇和他的团队不相信这种可能性,但是谁知道最终结果呢?

长毛猛犸象4000年前从地球上消失,但科学家通过雄心勃勃的基因工程,已经接近复活这种古代巨兽的边缘。在美国科学促进会(AAAS)波士顿年度会议上,大佛大学团队宣称2年内就可创造出混合胚胎,将猛犸象的基因特质植入亚洲象身上。乔治·彻奇表示:“我们的目标是培育出大象-猛犸象杂交胚胎。事实上,它可能更像亚洲象,只是有许多猛犸象的特征。我们还没能实现这个目标,但可能会在几年内发生。”

猛犸象有部分大象特征,但它们的耳朵很小,皮下脂肪超厚,拥有长长的蓬松毛发,血液也可适应寒冷环境。利用强大的基因编辑工具Crispr,这些猛犸象的形状基因可被拼接到亚洲象的DNA中。此前,这个研究团队依然止步于细胞阶段,但现在正在朝着创造胚胎的方向发展。尽管他们说,要想创造出真正的活体生物,还需要很多年的时间。彻奇说:“我们正在研究如何评估这些基因编辑的影响,基本上是在实验室里尝试建立胚胎。”

自2015年开始该项目以来,研究人员已经增加了“基因编辑”的数量,猛犸象被拼接到亚洲象基因组中的DNA从15个增加到45个。彻奇表示:“我们已经知道了部分关于小耳朵、皮下脂肪、毛发以及血液的基因信息,但其他性状似乎是被积极选择的。”

复活猛犸象有戏 但有人担心亚洲象是否愿意杂交图4:博物馆工作人员正在检查这头猛犸象的毛发

彻奇表示,这些修改有助于保护濒临灭绝的亚洲象。然而,其他人对该项目提出了伦理质疑。曼彻斯特大学动物学教授马修·科布(Matthew Cobb)说:“复活猛犸象将会引发巨大的伦理问题。猛犸象不是简单的基因组,而是一种社会动物,就像现代亚洲象那样。当亚洲象与猛犸象杂交会发生什么?亚洲象能够接受吗?”

对此,彻奇提出了新的计划,他计划利用人造子宫培育杂交动物,而不是招募母象作为代孕母亲。有些人认为,这个计划在未来十年内都是不可能实现的。但彻奇表示:“我们希望在体外(在活体外)完成整个过程。把濒危物种的雌性繁殖置于危险之中是不理智的。”

彻奇补充说,只需要10天时间,他的实验室就能够在人工子宫中培育出小鼠胚胎10天,相当于正常妊娠期的一半。他表示:“我们正在测试小鼠的体外生长情况。自从20世纪80年代以来,已经有许多类似实验,但已经很长时间没有引起人们太大的兴趣。今天我们有了一整套全新的技术,我们正在重新审视它。”科布指出:“彻奇团队建议将胚胎移植到“人造子宫”中,这是个看似雄心勃勃的计划。但结果是,动物会被剥夺所有与母体的产前互动权力。”

在上个冰河时期,猛犸象曾游荡在欧洲、亚洲、非洲以及北美洲,直到大约4000年前消失,这可能是由于气候变化和人类狩猎共同造成的结果。猛犸象最亲密的近亲是亚洲象,而不是非洲象。由于基因编辑技术取得革命性突破,允许从西伯利亚坚冰中冰冻的猛犸象体内精确选择和植入DNA,猛犸象复活不再是梦想。

彻奇帮助发展最广泛使用的基因编辑技术CRISPR/Cas9,自从它2012年第一次被证明以来,彻底改变了基因工程学。剥离自细菌的防御系统可用来抵御病毒,它允许对DNA链进行“剪切和粘贴”操作,其精确度是前所未见的。基因编辑及其伦理意义是波士顿会议讨论的重要议题之一。彻奇表示,复活猛犸象项目有两个目标:为濒危的亚洲象寻找可替代的未来,同时帮助抗击全球变暖。猛犸象可能有助于防止苔原冻土融化,以防其向大气层中释放出大量的温室气体。

郭浩 本文来源:网易科学人 责任编辑:郭浩_NT5629
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