猛獁象都可以復活了 白犀牛還會滅絕嗎?

□克莉斯汀

前言

電影《侏羅紀公園2》中,科學家從保存在琥珀裡的蚊子屍體中提取出DNA,成功復活了恐龍。現實中,科學家們雖然宣稱,已能確定恐龍的整體基因組結構,但對於能否復活恐龍,答案仍是否定的。

不過科學家們表示,從基因工程技術上來說,他們已經可以復活另一種已滅絕物種——猛獁象,想見到一隻活的猛獁象,目前只需要時間等待。

一直以來,人們對復活早已滅絕的遠古動物都有爭議,更多人認為,與其花鉅額資金去復活一隻遠古動物,不如更專注於保護並幫助繁衍更多現存的珍稀動物。

就在這時,一直在努力讓現存的白犀牛推遲滅絕期的科學家們卻驚喜地宣佈,他們將今年3月份剛去世的最後一隻雄性北方白犀牛留下的冷凍精子,與目前僅存的兩隻雌性北方白犀牛的卵子相結合,在試管中受精後再植入到另一隻雌性南方白犀牛的體內,最後成功地發育出了胚胎。卻又有人提出異議:一個物種面臨滅絕,自然有它的必然原因,如此大費周章地去幫助一隻已去世的公犀牛傳宗接代,是否值得?

事實上,無論是復活猛獁象,還是幫助白犀牛傳宗接代,相信科學研究工作者的初衷都是為了提高科學技術,最終能夠造福人類,保護地球。暫且不去追究遠古動物到底是怎麼滅絕的,就近來看,至少不少已絕跡的野生物種都是因為人類活動的頻繁干預而走向消亡的。如果人類再不做點什麼,又怎麼對得起它們或者說對得起這個地球?

A

復活猛獁有望?

復活猛獁的計劃,早在1997年就開始了。直到去年,有媒體報道,美國哈佛大學研究團隊開展的“復活猛獁”研究已通過從俄羅斯西伯利亞取得的冰封長毛象的DNA,利用基因編輯技術,融合到近親亞洲象的基因組中,準備在兩年內製作出混種胚胎。最近,哈佛大學著名遺傳學家George Church教授領導的研究小組在梵蒂岡舉行的第四屆國際梵蒂岡會議上再次公開表示,他們已經從毛茸茸的猛獁象中分離並“復活”了44個基因,已可以利用基因編輯技術培育出能夠抵禦寒冷氣候的雜種大象。

中國在此方面的研究同樣進展迅速。《科技日報》曾報道過華大基因研究院院長、首席科學家、國家基因庫執行主任徐訊公開我國科學家已經恢復了猛獁象細胞的全功能的消息。報道中稱,通過在西伯利亞冰層裡發現的完整的猛獁幼象的毛髮中獲得的完整細胞核,利用克隆技術和幹細胞技術,讓細胞實現全功能性,最終形成胚胎細胞,已成為現實。現在只需等待出現合格的代孕體,猛獁象就可從4000多年前“穿越”而來。

說到底,能復活猛獁象,是因為它們滅絕的時間比較近,距今只有4000年左右,也因為一隻猛獁象剛好在西伯利亞寒冷的環境下保存了完整的基因細胞核。但目前來看,找到合格的代孕體,卻並非易事,因為跨物種“代孕”始終存在“免疫排斥反應”的問題,就算胚胎可以植入母體,也未必就能順利誕下幼體。即使猛獁象和與它最“近親”的亞洲象相比,兩者基因組差異僅為4.7%,讓亞洲象做“代孕媽媽”,仍極易流產。

美國哈佛大學的研究小組眼下正在培育的,也不過是猛獁象與亞洲象的“雜種大象”。他們是利用克隆技術改造大象皮膚細胞,將長毛象DNA混入細胞內,再將它們植入至已移除原遺傳物質的亞洲象卵子,然後刺激卵子發育成胚胎,並放進人工子宮內培育。他們也沒有冒險將胚胎放入亞洲象“代孕媽媽”的子宮內去培育。

我國的相關研究其實也遇到同樣的難題。這種理論上可行的實踐,結果目前還是未知數。

B

復活恐龍只是傳說?

5月21日發表於《自然》雜誌上的一篇論文稱,英國肯特大學生物科學學院的科學家確定了恐龍的整體基因組結構。基因組結構就是指基因在每個物種染色體上的排列方式。雖然同一物種的不同個體會具有不同的DNA序列,但總體來講,基因組結構是具有物種特異性的。

論文中稱,他們通過比較不同物種的基因組——主要是鳥類和海龜,最終確定了恐龍物種(如暴龍)的全基因組結構。他們本來只是想了解基因結構中染色體在爬行動物祖先的進化時期是如何變化的——這項研究認為,在早期新生恐龍和後期獸腳類恐龍中觀察到的染色體(模擬模型)模式與大多數鳥類相似,這可能有助於解釋鳥類種類的多樣性,因為鳥類本身就是“活恐龍”,它們有很多染色體,因此物種也相當多樣化。但鳥類進化過程中,其染色體之間的排列幾乎沒有發生什麼變化——科學家稱之為一項“重大發現”。

但這並不代表他們可以克隆出一隻恐龍。

人們其實早已放棄從化石或琥珀中提取現成的DNA來克隆恐龍的做法了。因為據新西蘭科學家的一項研究表明,DNA的半衰期為521年。按這一速度計算,恐龍一旦活體死亡,再過大概680萬年,其DNA中的各種化學鍵就已被分解得蕩然無存。而恐龍是已滅絕了超過6500萬年以上的物種。

接著,古生物學家們又稱已經找到足夠的證據證明,鳥類就是恐龍的直系後裔。於是,有人打算以雞的基因為藍本,嘗試改造出恐龍的基因。曾擔任過電影《侏羅紀公園》生物顧問的美國蒙大拿州立大學古生物學家傑克·霍納帶領著一支研究團隊,利用動物的“返祖”現象,採用“反向基因工程”技術,在2015年已創造出了一種擁有類似恐龍吻部的雞胚,其研究成果還發表在一本名為《Evolution》的期刊上;2016年,他們又再次成功將雞腿的腓骨延長至膝關節踝處,顯現出與始祖鳥一類恐龍般的勐獸腿特徵——但這仍不是“復活”的恐龍。只不過從理論上來說,這樣一直改造下去,“恐龍雞”也許終有一天是可以變成恐龍的。

基因工程的複雜性已告訴我們,每個物種的進化都需要時間,要幾百萬年甚至上千萬年。所以改造基因想得到一個理想結果,想必在傑克·霍納這一代人手中也不一定能有結果。

更何況,就算搞清楚了恐龍的基因組結構,去複製出一個活細胞並轉化為幹細胞,然後誘導幹細胞發育成卵子,再合成受精卵,最後找“代孕媽媽”來培育,養出來的小恐龍能否適應如今的自然生存環境?這也是個問題。

C

北方白犀牛有後代了?

但至少我們還來得及保護現有的一些珍貴物種,比如北方白犀牛。最近一頭名叫維多利亞的雌性南方白犀牛,被證實肚子裡成功孕育了一個由已故北方白犀牛蘇丹留下來的精子培育出的活胚胎。這個消息讓負責這一項目的科學家帕克·彭寧頓激動不已。

的確,眼下幾乎所有的犀牛都在不同程度地面臨著瀕臨滅絕的危險,如果這次代孕計劃成功,就表示拯救這個瀕危物種有望。

白犀牛有兩個亞種,北方白犀牛和南方白犀牛。今年3月時,僅存的一頭名叫蘇丹的雄性北方白犀牛死掉了,於是全世界僅剩下兩頭雌性北方白犀牛。而這兩頭雌性都是近親繁衍的後代,幾乎不能自然繁殖。所以,要拯救白犀牛隻能靠人工繁殖手段了。研究人員當然可以採取用北方白犀牛皮膚細胞轉化為幹細胞的基因技術,嘗試“克隆”北方白犀牛,但這個過程代價昂貴——每週期的花費在80萬到1000萬美元之間——而目前他們還可以嘗試用兩頭現存的雌性北方白犀牛的卵子和蘇丹之前留下的冷凍精子,通過試管中受精,培育成受精卵,再將此受精卵植入到另一隻雌性南方白犀牛體內的方法。結果表明,他們成功了。

白犀牛的妊娠期約為16個月,所以我們最快能見到維多利亞的小犀牛的日期大約將在2019年7月。希望它能健康。

這還只是個開始。我們還不能肯定地說蘇丹“後繼有牛”了。

因為從物種多樣性的角度來看,一隻或者兩隻犀牛,並不足以維持一個擁有足夠基因多樣性的可持續種群——就是說培育出一隻小北方白犀牛,對於整個種群來說,還遠遠不夠。因為當種群遭遇疾病威脅時,種群中必須要有抗病基因才可以生存下去,否則就會滅亡。像這樣的一些珍貴的生存基因可能只存在於較少的個體,如果這些個體沒能再繁殖後代,那這些珍貴基因就會消失,當種群再遇到某個瓶頸(大災難)時,還是可能滅絕。所以,科學家曾研究認為,大約需要5000只伶盜龍(或者其他任何恐龍物種)才能維持一個擁有足夠基因多樣性的可持續種群。恐龍滅絕,顯然就是先從數量上大規模減少開始的。

D

物種多樣性有多重要?

許多科學家認為,地球有個“生物多樣性界限”,生物基因多樣性可以幫助地球應對各種變化。如果物種太少,地球就會失去這種應變能力。最終,生物多樣性的喪失就可能危及人類在地球上的“安全操作空間”。

什麼叫生物多樣性?它本身是一個描述自然界多樣性程度的廣泛概念。生物多樣性的三個主要層次就是物種多樣性、基因多樣性(或稱遺傳多樣性)和生態系統多樣性。保護生物多樣性具有直接使用價值、間接使用價值和潛在使用價值,它會直接影響基因的多樣性,而種群之內的基因多樣性就是一種“進化材料”。如今地球生存環境變化越快,就越需要我們去保護生物多樣性,保護基因多樣性。

有研究人員認為,物種的流失更多屬於“緩慢燃燒”模式,物種會隨著時間的推移而退出生態系統。但達爾文的《物種起源》中不僅提出了“自然選擇學說”,同時也提出了“共同由來”學說,即所有生物有共同的來源,因此存在結構和功能的高度一致性。如果我們把每一個物種的消失,都看作與同源性的人類有關,那就意味著,人類也在離自身種族滅亡這個終點又近了一步。這樣是不是更容易理解為什麼有那麼多人會如此積極地保護瀕危生物?

況且,我們在不斷地向大自然這個寶庫索取的同時,也給大自然的平衡帶來許多破壞,我們其實可以將部分生物的滅亡看成是生存環境日益惡化的一個警示。

猛獁象基因重組成功後,今年3月,美國哈佛大學的研究小組又宣稱重建了一種已滅絕大約700年、不會飛的恐鳥的基因組,DNA數據信息來自博物館裡一隻恐鳥化石的大腳趾樣本中提取的基因物質。相信接下來,科學家們還可能重建更多近期滅絕的生物基因組,並由此讓它們“起死回生”。這就是目前相當熱門的“滅絕動物復活”工程。而這個工程的目的,或許不僅僅只是拯救瀕危滅絕物種,也是在拯救人類自身。

電影《侏羅紀公園2》中的結尾,儘管開篇時提出“復活恐龍也許是個錯誤”,但最終那個被克隆出來的孩子還是將恐龍放歸野外。這似乎是在說,對於是否應該復活已滅絕的生物,至今仍是人類在共同深思的問題。

製圖/範英蘭


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