疯狂么？科学家为何要复活已灭绝的长毛猛犸象？

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樓主

發表於 2017-3-22 23:56:10

　　走在上海自然博物馆的物种灭绝长廊上，让人充满无限的遐思。从渡渡鸟到白暨豚，这些曾经生活在地球上的美丽物种，在人类的蛮力之下，消失殆尽。他们都是近现代，人类在发展自身文明中，导致灭绝的物种。尽管绝大多数人对它们的命运唏嘘不已，但如果科学家将它们重新在这个地球上“复活”，这似乎会进入另一个复杂的问题，牵涉出的伦理、社会问题足以让他们争论不休。

　　灭绝长廊的尽头是于1983年被宣布灭绝的胃育溪蛙，它们原本生活在澳大利亚昆士兰热带雨林，由于栖息地的消失而灭绝。这种青蛙是一种非常有意思的物种，其卵以及幼蛙是在成年个体的嘴里进行抚育的，长大之后，它们才跳出妈妈的嘴里，到野外生存。

　　近年，澳大利亚科学家打算通过一种称为细胞核移植的技术，让它们得以重现天日。研究人员首先从曾进行冷冻处理的胃育溪蛙组织中取出细胞，将细胞核取出，植入到与其有近亲关系的大青蛙（Mixophyes fasciolatus）去核的卵细胞中，进行刺激后，新合成的卵细胞，发育成胃育溪蛙的胚胎，但遗憾的是，这项研究最后并没有发育成新的胃育溪蛙个体。

　　相比于胃育溪蛙的“复活”计划，来自美国、俄罗斯、韩国等国的科学家进行了一项雄心勃勃的物种“复活”计划，这项计划叫做“复活猛犸象”（Woolly Mammoth Revival），准备复活的猛犸象(Mammuthus primigenius)是一种浑身长着长毛的大象，曾广泛生活在北半球，自现代人类的祖先7万年前从非洲走出，来到西伯利亚等地后，我们的祖先在不断地改变着环境，同时捕猎这些体型庞大的家伙，直至最后完全灭绝。

　　（猛犸象、亚洲象以及非洲象体型比较，图片来自Cottrell et al., 2014）

　　在这场猛犸象复活计划中，哈佛大学医学院教授乔治·丘奇（George Church）的实验团队最为抢眼，他们不仅是复活这一物种所需要的核心技术——Crispr/Cas9基因编辑技术的最早发现者，同时也于2015年率先将猛犸象的基因，整合到亚洲象的基因组里面，他们想要做的是，将猛犸象的基因敲入现存亚洲象的基因组中，使其能够适合高寒气候的西伯利亚气温。这些基因控制的性状有大象的耳朵、皮下脂肪、毛发等，这也是自该物种灭绝后，首次使其性状特征得到了表达。

　　在西伯利亚的冻土层里，至今有很多猛犸象的尸体，由于天气酷寒，部分猛犸象的尸体在淤泥之下并未分解，有时我们还能看到流淌的血液，厚实的毛皮下仍能见到鲜红色的肌肉，这些条件均有利于科学家从中获取DNA，复活它们。

　　为什么丘奇教授团队将猛犸象细胞核的DNA植入到亚洲象的卵细胞中，而不是非洲象？这可能是考虑到亚洲象与猛犸象之间基因相似度更高一些的缘故吧（见上图）。从原理上看来，基因越相似，这类实验的成功率就越大。利用单个卵细胞发育成一个独立的个体，并不是什么新鲜事，多莉羊也是这样诞生的，但实际工作可没那么简单。

　　（从这张图可看出猛犸象与亚洲象亲缘关系更近，两个物种分开的时间大致为600万年前，而它们与非洲象早在1000万年前就独立进化了，图片来自Nature）

　　复活猛犸象的A计划和B计划

　　2017年3月10日，是国人骄傲的一天。国际顶级学术杂志《科学》以专刊的形式，集中公布了人工合成酵母基因组计划（Sc2.0 Project）的成果，这项计划由中国、美国、英国等国家的研究机构参与合作，共同完成，其中中国科学家发表了7篇论文中的4篇，该计划也率先完成了首个真核生物的人工合成。“生物狂人”克雷格·文特尔带领的团队也分别于2010年、2016年完成了首个人工合成生命体以及最小生命体的合成，实现了合成生物学领域的跨越式突破。人类越来越像上帝一样，不仅在调控生命的机理，同时也在创造新生命。

　　在复活猛犸象计划中，科学家的行动，可能并不是公众所认为的直接复活猛犸象，他们考虑到更多的科学问题，这就是原本生活在酷寒中，浑身长着浓密长毛的动物，如何在现在气候逐渐升高的环境下生存下来，即使西伯利亚这个让很多人听到其名字就不寒而栗的地方，夏天这里的气温相比猛犸象所能承受的生存气温来说，还是难以忍受的。

　　（A计划：该方法与多莉羊的诞生类似，通过将冷冻的细胞核移植到亚洲象卵细胞中，复活猛犸象，上图；B计划：通过基因编辑技术对其性状进行筛选，然后再将相关基因植入到现存亚洲象基因组中，从而形成一种新的、能适应高寒气候的大象，下图。图片来自wideopenspaces.com）

　　目前，有很多不同的团队在进行猛犸象复活的计划，他们的方法也不尽相同，大致可分为两种，一种是利用体细胞核移植技术，直接复活猛犸象，其是否适应当下的环境未得而知；另一种方法是，通过基因编辑技术将其基因引入到亚洲大象细胞基因的序列中，从而使其在某些方面，表现出猛犸象的特征出来。

　　如上文的B计划，如果让亚洲象像猛犸象当年生活在西伯利亚地区，它们的身体必须要有相应的保暖机制。如猛犸象的血氧系统，使其能够适应当下的气温；皮下脂肪，厚厚的脂肪能够隔绝外界酷寒的天气，最后一个是它们浑身浓密的毛发，这些都是科学家关心的核心问题。

　　至于科学家为什么打算复活猛犸象，丘奇教授给出一个令人惊愕不已，而又振奋人心的观点，他认为，俄罗斯和加拿大的苔原带在全球变暖的背景下，正在不断地融化，从土壤中释放了大量的温室气体（二氧化碳和甲烷），如果对现存的大象基因进行修饰，让它们变得多毛、脂肪变厚，那么它们就有可能会在苔原带生存下来。猛犸象可以吃掉地表的枯树枯枝，从而使其不至于腐烂，向大气中释放温室气体，从而遏制全球气候变暖。

　　（科学家关心克隆猛犸象的三个核心问题，心血管系统、脂肪组织以及毛皮，图片来自reviverestore.org）

　　我们能否接纳已灭绝的物种

　　科学家思考的问题，显然并不总是被社会学家以及伦理学家所接收，很多人害怕这会打开潘多拉的魔盒，一发不可收拾。事实上，对分子生物学以及遗传育种学者恢复物种灭绝的行动，在很多真正从事物种保育以及生态研究的学者看来，这些人简直是在为物种保护做无用功，有力使错了方向，杜克大学生态学家斯图亚特·皮姆（Stuart Pimm）认为“这完完全全就是在浪费时间”，在他们看来，相比于我们投入大量的资金恢复已灭绝的物种，还不如将这笔资金投入到现在濒危的物种身上来，它们的处境岌岌可危。

　　与此同时，反对者认为，克隆技术是一项耗费巨大的系统工程，一旦猛犸象出生后，它们也仍将耗费巨大的资金来保护它们，此外它们的出现，是否会对当地其他物种产生不良影响，引起其他物种的灭绝，也不得而知。

　　在恢复灭绝动物方面，我们以前也经历过诸多失败教训。例如复活比利牛斯山羊，它们曾经广泛分布于西班牙比利牛斯群山之中，随着人们无节制地滥捕滥猎，等到科学家1989年对其物种进行普查时，这个物种仅剩一只雌山羊。科学家给它套上项圈，以跟踪其行为，对其进行保护，但后来无线信号接收器告诉他们，这只羊也死了。科学家第一时间找到它的尸体，并取走了其身上的组织样品。1997年，克隆羊多莉的诞生让人们看到克隆动物能够拯救濒危或已灭绝的物种。于是科学家们2000年对该物种也进行细胞核移植技术，打算将其重新从灭绝的境地拉过来。虽然最后科学家成功克隆出一只小羊，但是它在存活仅7分钟后死亡。复活这一物种的愿望，彻底泡汤。我们再也没有看到该物种的复活计划。

　　（Church教授和他打算复活的物种——猛犸象，图片来自史密斯学会）

　　但支持者认为，如果是人类活动导致猛犸象灭绝，那么我们理所应当复活它们，它们拥有地球上独一无二的基因，是地球生态系统中不可或缺的一部分，让它们在地球上继续存在，或许并不是什么坏事。另外作为生态系统中的旗舰物种，诸如猛犸象，我们有必要恢复这样的物种，因为它们的存亡对整个生态系统的其他物种来说非常重要。恢复灭绝物种并非毫无意义，在丘奇看来，1918年全球爆发的大流感，如果我们能够找到疫苗，就能很好地避免这样大规模的流行疾病发生，物种多样性是我们获取有效疫苗的可能方式之一。我们也应看到克隆技术并非我们所想象的如此简单而成熟的技术，由于基因组中表观遗传的作用，从而使得克隆技术的成功率还很低。丘奇团队认为，复活猛犸象计划预计2045年完成。

　　（更新世公园的未来蓝图，猛犸、剑齿虎、还有巨犀成群，图片来自Wikipedia）

　　有关灭绝物种复活的伦理讨论，仍显得必要而积极。目前，分子生物学家和动物保护学家站在这个问题两个极端面，相互抨击对方观点。我们应提供更多的平台或渠道，让他们表达各自的观点，从而让这一问题能更好地解决。也许在不久的未来，在人类的“侏罗纪公园”里，我们看到的也许不是恐龙，但这里有猛犸、剑齿虎、巨型食蚁兽古生物，人类打算恢复一个古生物动物园。疯狂行动并不止于此，事实上，俄罗斯科学家已在北西伯利亚建有一个面积为16平方公里的更新世公园（Pleistocene Park），等待这些古老物种的到来……