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科学家们如何“复活”猛犸:一次前路漫漫的野心之旅

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发表于 2018-9-20 08:32:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
  来源:北京科技报
  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。  


▲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3700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?


▲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:Live Science)
  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”。


▲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。2015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(George Church),2015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。


▲丘奇的“复活者”团队,左二是来自中国的女科学家杨璐菡。(来源:Baku)
  实际上,丘奇知道复活猛犸可能是最不可能完成的项目。在今年2月,丘奇接受了Baku的采访,他表示:“这不意味着我们要让北极苔原地区遍布猛犸象,我不知道距离那还有多远。” 。对他来说,复活猛犸是创造一种此前从未有过的生物,希望以此能够保护生物,并使用能抗寒的大象重建北极苔原的气候。
  今年64岁的丘奇一辈子在跟DNA、细胞打交道,他开发的基因组测序工具首次完成了幽门螺旋杆菌的测序,1984年帮助开启了人类基因组计划,在合成生物学贡献颇丰。之所以说他疯狂,是因为他总是在尝试新的东西,把不可能变为可能。丘奇还开发了多种利用DNA分子特性的用途,比如进行数据存储,甚至把他自己的专著用碱基对的形式写了下来,他还用DNA分子技术来帮助探测暗物质……复活猛犸,只是丘奇众多新奇想法,并想实现的愿望之一。
  复活,不那么简单
  很多科学们认同“复活”或是反灭绝的做法,因为通过相关技术能更好的保护如今未灭绝的生物。但是,在提出复活猛犸或其他动物时,除了技术上的难题外,也带了很多其他问题。
  2015年,加州大学圣克鲁兹分校的进化生物学教授Beth Shapiro撰写了《如何克隆猛犸象:复活的科学》一书就探讨了“复活”中的诸多问题。她希望看到猛犸能自由地漫步在旷阔无垠的冻土苔原上,不会再面临灭绝的风险。她称之为复活的第二阶段。第一阶段则是复活出个体。但是,复活的标准不一,只要复制出了外观相似的大象就是复活,还是能按猛犸象过去的生活方式繁衍生息算作复活?
  在另外一些反对复活的专业人士看来,猛犸象的灭绝是因为不适应环境的变化,而“复活”是对干涉自然淘汰的行为,违背自然规律。中国科学院南京地质古生物研究所研究员袁训来就认为,地球上物种生存200-300万年后灭绝是正常的自然现象,实验室复活猛犸象并不能改变地球物种灭绝的自然规律,在生物进化研究方面并不具特别有价值的意义。

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