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利用冰封数千年的猛犸象遗体,哈佛科学家想在两年内让它们“复活”

黎方宇2017-02-21 07:00:38

科学家想通过此举保护濒危的亚洲象,甚至延缓冻土融化,抵御全球变暖。

上周在美国波士顿举行的美国科学促进会(AAAS)年会上,知名遗传学家、哈佛大学教授乔治·切奇(George Church)谈到了他的团队两年来关于猛犸象的研究进展,认为两年内即可培育出猛犸象和亚洲象的杂交胚胎。

猛犸象存在于冰河时期,约 4000 年前因气候变化和人类狩猎灭绝。猛犸象的遗体被封存在冻土中,许多至今还保存完好。西伯利亚的原住民因此认为它们是居住在地下的动物,来到地面就会死去。

利用基因技术培育杂交胚胎

亚洲象是和猛犸象基因最接近的现存近亲。2015 年以来,Church 团队一直在努力分离猛犸象的 DNA,并尝试将它们编辑进亚洲象的染色体当中。他们所采用的技术是革命性的的 CRISPR 技术,可以精确选择和编辑猛犸象的 DNA,两年来编辑过的基因片段数量已经由 15 增至 45 个。

Church 团队的目标是培育一个杂交种的胚胎。利用克隆技术,他们把编辑后的细胞核放入去核的亚洲象卵细胞中,再人工刺激令它发育成胚胎。如果能发育成功,这种杂交种将拥有猛犸象的特征,如小耳朵、长毛发、更厚的皮下脂肪和适应低温的血液。

猛犸象和大象的区别。来自:Cottrell 等,DOI: 10.1186/2195-7819-10-3

 

目前,Church 团队完成了细胞培养,正在评估这些编辑的影响,朝着在实验室培育胚胎努力,并有望在两年内成功——但要培育出真正的个体,还有着数年的距离。

因为他们并不打算招募母亚洲象来代孕。Church 团队不想把濒危物种的雌性个体置于危险的境地,他们计划在人工子宫内培育胚胎。一些人认为,这一计划在十年间无法实现。

但根据 Church 的发言,在他的实验室中,小鼠胚胎已经能在人工子宫中生长 10 天——达到了它们妊娠期的一半。

《侏罗纪公园》的想象能否成真?

小说《侏罗纪公园》的作者迈克尔·克莱顿(Michael Crichton,也是《西部世界》的作者)毕业于哈佛医学院,其文学创作中常常探讨生物技术的灾难。1990 年,根据发展了数十年的克隆技术,他提出了用琥珀中封存的恐龙血液复活这种生物的构想。

在他之前,1978 年的英国科幻漫画《被诅咒的地球》(The Cursed Earth)和 1984 年 John Brosnan 所著小说《食肉恐龙》(Carnosaur)也有恐龙公园的想法。

然而,这些作品里中描绘的图景并不会成为现实。

这是因为 DNA 的半衰期仅约为 521 年。也就是说,每过 521 年,遗骸中所含的 DNA 就会减少一半。在 -5℃ 的条件下,DNA 全部分解需要 680 万年,而破碎到无法解读只需要 150 万年。

恐龙在 6500 万年前灭绝,DNA 已经无迹可寻。但猛犸象灭绝仅数千年,遗传技术的进步让冰封的 DNA 仍有重新表达的机会。2013 年,俄罗斯的科学家发现了一具保存完好的猛犸象遗骸,出土时甚至有血液渗出。

但克隆所需要不仅仅是 DNA,而是细胞核。猛犸象现有遗骸历经数千年,细胞核已经受损,所以复活的不是猛犸象这个物种,而只是它们身上已经灭绝的性状而已。

利于环境保护,还是会带来其他问题?

Church 团队的猛犸象项目有两个目标:保护濒危种亚洲象,以及减缓冻土解冻。

寒冷的环境可以是象群的保护屏障,比起在非洲大陆,偷猎难度大大增加。Church 认为,复活的工作并不是零和游戏,不会侵占现有濒危种的保护资源。古代性状可以使濒危种更耐受化学物质、极端温度、感染和干旱。甚至,这种新奇的拯救方式可能会吸引到更多投资。

应对全球变暖,猛犸象会在积雪上踏出脚印,让冷空气抵达冻土层,避免积雪隔绝低温。夏天,它们撞倒树木,减少阳光吸收;同时帮助培育草原,其根系也能防止融化。维持冻土低温,避免其中的微生物苏醒,从而将甲烷这种温室气体释放到大气当中。

但科学家们有着不同的顾虑。基因编辑的伦理问题是波士顿会议讨论的关键问题之一。曼彻斯特大学动物学教授 Matthew Cobb 告诉《卫报》,猛犸象不仅是一套基因,而是一种社会动物,杂交种能否融入亚洲象的种群仍不为人知。

此外,遗传池中基因的多样性也十分重要。有限的古代 DNA 材料因为变异较少,不一定能够保证物种的健康。挤压濒危物种的保护资源也是可能出现的问题。更重要的是,人类会不会因此降低对物种灭绝的警惕。

不止 Church 团队在尝试复活猛犸象,包括我国华大基因在内的许多团队都在做类似的努力。据华大基因研究院院长徐讯告诉《科技日报》,他们恢复了猛犸象细胞的全功能性,已培育出活的胚胎细胞。现在的难点是找到合适的代孕母象,并且不发生排斥反应,才能顺利生下猛犸象。

基因工程的发展将给世界带来无穷的变化。据 Church 教授预测,十年之内人类就可以实现返老还童。但作为基因编辑技术 CRISPR/Cas9 研发工作的参与者之一,他认为这项技术只是一个新工具,说它可以改变一切,则有些夸大其辞。


题图:Wikipedia 加拿大皇家不列颠哥伦比亚博物馆馆藏模型

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