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疯狂科学家ldquo复活rdquo [复制链接]

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▲猛犸象是最受欢迎的古生物之一。(来源:NewYorkPost)

文/记者刘辛味

让最令人震撼的史前生物复活,科学家已看到曙光。

究竟是克隆猛犸,还是把猛犸基因转入大象里,来看疯狂科学家们如何“复活”猛犸。

在所有的已灭绝动物中,除了恐龙,最为人知的恐怕就是猛犸象,它的受欢迎程度可算作冰河时期的大熊猫。

巨大的象牙和长毛让人过目不忘,在很多艺术作品中,最后一批幸存的猛犸阔步走在寒冷的西伯利亚苔原上,雄壮中透着一股悲凉。

如今,基因编辑技术带给了科学家“复活”古生物的希望,可真正复活猛犸象,还有很长的路要走。
  

猛犸灭绝的原因难以确定

假如猛犸会说话,它可能会说,“我不想知道自己是怎么来的,我就想知道自己是怎么没的。”这剧小品中的台词,很适合来形容猛犸象的研究现状。

科学家们已经开始通过各种生物技术试图“复活”猛犸,而对于猛犸灭绝的真正原因却无法定论。

猛犸象有很长的演化历史,它们的祖先南非猛犸象在万年前离开非洲向北迁移,最终遍布欧亚大陆,成为更新世中后期地球分布最广的陆地哺乳动物。

今天人们一般说的猛犸象是指真猛犸象,又称长毛猛犸象(Mammuthusprimigeniu),是猛犸象家族中最后的物种。

原始的真猛犸象一直在西伯利亚地区繁衍生息,约20万年前,它们才从西伯利亚扩散到了欧洲和亚洲其他地区。又过了10万年,它们穿过白令海峡来到了北美州的北部。

当时北美洲的南部还生活着哥伦比亚猛犸象,它们各占一方,一片祥和。

▲最后留下的长毛猛犸与今天非洲象体型相当。(来源:DeviantArt)

经过了“短暂”的繁荣后,这些地球曾经的霸主在1万年前开始从大陆上消失,最后一群生活在北冰洋弗兰格尔岛的真猛犸象,一直坚持到了距今年前。

由于猛犸象存在大量的化石,甚至在西伯利亚地区发现了多只完整的猛犸遗骸,它们成了被研究最多的史前物种。

绝大多数猛犸在更新世晚期和全新世早期消失了,它们属于第四纪灭绝事件中消失的物种之一。

关于第四纪灭绝事件的成因,科学家提出了两种假说:气候变化和人类捕猎。对于猛犸的灭绝,科学家对归咎于两者其一作为主要因素,还是两者结合也存在分歧。

气候假说认为,在冰河时期快结束时,由于气候变暖,海平面上升导致了适合猛犸的栖息地大规模减小,最终致使猛犸灭绝。但由于猛犸并有完全消失,有些种群在相对狭小的岛屿上又生存了数千年,所以栖息地的减小未必是它们灭绝的主要成因。

人类捕猎假说也有很多证据,最典型的就是猛犸消失的时间与人类活跃的时间吻合,科学家在多处人类遗迹中同时发现了猛犸的骨骼,壁画中刻着猎杀猛犸的场景,甚至发现了一个完全由猛犸骨头制成的小屋。

不过,科学家通过对某地猛犸象DNA测序发现,它们的减少持续更久,远在人类活动出现之前,而最终是突然灭绝。

人类猎杀假说还受到很多质疑,其一就是与猛犸同时代,也被人类猎杀的野牛、驼鹿等大型哺乳动物为什么没有灭绝?

▲科学家在北极地区发现了猛犸被人类狩猎的痕迹,以此推断4.5万年前人类就迁移到了北极。(来源:Science)

近几年,科学家又找出了各种可能导致猛犸的证据,如对弗兰格尔岛上的猛犸象臼齿样本进行了全基因组测序,发现了遗传多样性降低,却保持了稳定,同时他们也发现了遗传缺陷,灭绝是猛犸自身的原因;对圣保罗岛的地质探测则发现,这里在年前淡水开始减少,研究者提出淡水的匮乏导致了当地猛犸的灭绝……无论哪种说法,猛犸的灭绝都不能确定,也许正是因为生命的复杂性,它们消失也许有更深刻的内在联系。

“复活”猛犸,说来容易做起难

随着越来越多的冷冻遗骸被发现,科学家渐渐有了“复活”猛犸的雄心壮志。

“复活”(De-extincition)并不是单纯地指复活某一物种,而是具有抗灭绝或反灭绝的意思,具有更深远的意义。

反灭绝的过程可以包括重新生育出已灭绝的物种,或是创造出外观类似的个体,这是一个创造新生物的过程,新的生物能否复原已灭绝物种的习性并繁衍下去也被考虑在内。

▲猛犸象Lyuba,死时只有一个月大,是至今为止的最完整的猛犸象标本。(来源:LiveScience)


  

目前,复活猛犸主要有两个尝试的方向,一是用细胞生物学的方法,实现猛犸象的克隆。这是个三步走的方法,和把“大象装冰箱”一样“简单”。

▲克隆猛犸,只要“简单三步走”。(来源:Geek.
  

第一步是找到冻土中的保存完好,具有完整功能的猛犸象细胞。本来这一步非常困难,因为在动物死亡的那一刻起,细胞内的DNA也开始降解,在实验室里保存好的DNA也要使用化学试剂对其严防死守,使其避免被破坏。科学家们很幸运,在永久冻土中的残骸发现了保存完好的细胞。
  

第二步是利用现代大象的卵母细胞作为受体,将猛犸细胞植入,形成具有发育功能的胚胎细胞,实现异体克隆。“把大象装冰箱”很艰难,这里需要克服克隆效率的问题。能否获得足够多的卵细胞也是问题,因为亚洲象已经被列在世界自然保护联盟(IUCN)列为濒危物种红色名单。但在去年2月,华大基因研究院首席科学家徐讯向媒体透露,我国科学家已经恢复了猛犸细胞的全功能,形成了胚胎细胞。
  

导致至今没有复活猛犸的则是第三步,将重构胚胎细胞移植到代孕母象的子宫内,让其发育成猛犸个体。因为强烈的排斥反应,根本找不到适合最终“关上冰箱门”的代孕母亲,即使和猛犸象最为亲近的亚洲象相比,两者基因组差异仍有4.7%。

▲基因编辑技术复活猛犸(来源:PA)

另一个方向是基因编辑,这与《侏罗纪公园》中的情景十分相似,电影中科学家从琥珀中的蚊子血液中提取了恐龙基因组,又用了青蛙DNA进行填补,最终将恐龙复活。

科学家认为这种方法理论上是可行的。

年,一个由瑞典科学家领导的团队从两只真猛犸象中DNA中得到了完整的基因组测序。

所以,只要知道了基因所对应的功能,再把关键的DNA片段导入到他们现存的亲缘物种里,替换掉原有的基因,就能实现猛犸的”复活”。

例如,找到可以决定猛犸象毛发性状的基因,并据此改造亚洲象的基因组,就有望创造出“长毛大象”。

当然,什么基因对应着什么表达,至今对科学家来说都是棘手的问题,况且某些特定的基因还会与环境发生相互作用,DNA序列不发生变化的情况下,基因表达的功能却发生了变化,如何找出它们并重塑环境,未来的路充满曲折。

丘奇的疯狂

在使用基因编辑技术复活猛犸的科研团队中,不得不提一位“疯狂”科学家,被称为合成生物学之父,哈佛大学遗传学教授乔治?丘奇(GeorgeChurch)。

年3月,丘奇和他的团队利用CRISPR技术,把从冷冻的猛犸遗骸的耳朵,脂肪和毛发中提取的DNA碎片提取出来,移入了现代亚洲象的皮肤细胞中,这是猛犸象在灭绝后,它们的基因首次处于了活跃状态。

有意思的是,至今未有相关论文发表出来,哈佛的团队似乎在酝酿着更多的东西。

▲乔治?丘奇,截至目前发表了篇论文,获得了项专利,联合创立了22家公司(来源:GeneticLiteracyProject)

丘奇的复活猛犸团队组建于年,当时《全球概览》创始人斯图尔特?布兰德(StewartBrand)在筹备复活猛犸、旅鸽等灭绝物种时找到了丘奇,希望他能提供技术上的帮助。

丘奇很自然的想到了“基因剪刀”CRISPR——一种有效、便捷的基因编辑技术,可以对DNA进行修剪、添加或替换。

而丘奇正是最早将CRISPR用于人类细胞的科学家之一。

最近几年,科学家利用CRISPR攻克了不少遗传学难题。

这个“复活者”团队,开启了一个长期规划。美国畅销书作家本?莫兹里奇(BenMezrich)把“复活者”团队攻克猛犸复活难关的经历写成了书,《又见猛犸象:基因剪刀重新定制生命》。

书中首次披露了PayPal创始人彼得?蒂尔(PeterThiel)对丘奇团队投入了10万美元的赞助。

作者描述了丘奇团队的最终目标:把猛犸复活出来,并带到西伯利亚,以此改善生态环境,对抗气候变化。

丘奇在年2月举办的美国科学促进会(AAAS)上宣称,只要有两年时间,就能制造出大象与猛犸象的杂交胚胎,最终在人工子宫内孕育“猛犸”。

此时他的团队已经将45类猛犸象的DNA转移到了亚洲象的细胞内(表达出更茂密的毛皮、更厚的脂肪、低温下输氧的红细胞等)。

此事经过媒体的传播,甚至变成了2年后就能复活猛犸,引起了国际广泛的

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