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看瘋狂的科學家如何“復活”猛犸象

猛犸象


看瘋狂的科學家如何“復活”猛犸象


克隆猛犸象 ， 只要“簡單三步走” 。

看瘋狂的科學家如何“復活”猛犸象


喬治•丘奇，截至目前發表了482篇論文，獲得了130項專利，聯合創立了22家公司
（）據北京科技報：讓最令人震撼的史前生物復活，科學家已看到曙光 。究竟是克隆猛犸，還是把猛犸基因轉入大象里，來看瘋狂科學家們如何“復活”猛犸 。
在所有的已滅絕動物中，除了恐龍，最為人知的恐怕就是猛犸象 ， 它的受歡迎程度可算作冰河時期的大熊貓 。巨大的象牙和長毛讓人過目不忘，在很多藝術作品中，最后一批幸存的猛犸闊步走在寒冷的西伯利亞苔原上，雄壯中透著一股悲涼 。如今 ， 基因編輯技術帶給了科學家“復活”古生物的希望 ， 可真正復活猛犸象，還有很長的路要走 。
猛犸滅絕的原因難以確定
假如猛犸會說話，它可能會說，“我不想知道自己是怎么來的 ， 我就想知道自己是怎么沒的 ?！边@劇小品中的臺詞 ， 很適合來形容猛犸象的研究現狀 。科學家們已經開始通過各種生物技術試圖“復活”猛犸，而對于猛犸滅絕的真正原因卻無法定論 。
猛犸象有很長的演化歷史，它們的祖先南非猛犸象在300萬年前離開非洲向北遷移 ， 最終遍布歐亞大陸，成為更新世中后期地球分布最廣的陸地哺乳動物 。今天人們一般說的猛犸象是指真猛犸象，又稱長毛猛犸象（Mammuthus primigeniu），是猛犸象家族中最后的物種 。原始的真猛犸象一直在西伯利亞地區繁衍生息，約20萬年前，它們才從西伯利亞擴散到了歐洲和亞洲其他地區 。又過了10萬年，它們穿過白令海峽來到了北美州的北部 。當時北美洲的南部還生活著哥倫比亞猛犸象，它們各占一方，一片祥和 。
經過了“短暫”的繁榮后 ， 這些地球曾經的霸主在1萬年前開始從大陸上消失，最后一群生活在北冰洋弗蘭格爾島的真猛犸象，一直堅持到了距今3700年前 。由于猛犸象存在大量的化石，甚至在西伯利亞地區發現了多只完整的猛犸遺骸，它們成了被研究最多的史前物種 。
絕大多數猛犸在更新世晚期和全新世早期消失了，它們屬于第四紀滅絕事件中消失的物種之一 。關于第四紀滅絕事件的成因 ， 科學家提出了兩種假說：氣候變化和人類捕獵 。對于猛犸的滅絕 ， 科學家對歸咎于兩者其一作為主要因素，還是兩者結合也存在分歧 。
氣候假說認為 ， 在冰河時期快結束時，由于氣候變暖，海平面上升導致了適合猛犸的棲息地大規模減小，最終致使猛犸滅絕 。但由于猛犸并有完全消失，有些種群在相對狹小的島嶼上又生存了數千年，所以棲息地的減小未必是它們滅絕的主要成因 。
人類捕獵假說也有很多證據 ， 最典型的就是猛犸消失的時間與人類活躍的時間吻合，科學家在多處人類遺跡中同時發現了猛犸的骨骼，壁畫中刻著獵殺猛犸的場景 ， 甚至發現了一個完全由猛犸骨頭制成的小屋 。不過，科學家通過對某地猛犸象DNA測序發現，它們的減少持續更久，遠在人類活動出現之前，而最終是突然滅絕 。人類獵殺假說還受到很多質疑，其一就是與猛犸同時代，也被人類獵殺的野牛、駝鹿等大型哺乳動物為什么沒有滅絕？
近幾年，科學家又找出了各種可能導致猛犸的證據，如對弗蘭格爾島上的猛犸象臼齒樣本進行了全基因組測序，發現了遺傳多樣性降低 ， 卻保持了穩定，同時他們也發現了遺傳缺陷 ， 滅絕是猛犸自身的原因；對圣保羅島的地質探測則發現，這里在5600年前淡水開始減少，研究者提出淡水的匱乏導致了當地猛犸的滅絕……無論哪種說法，猛犸的滅絕都不能確定 ， 也許正是因為生命的復雜性，它們消失也許有更深刻的內在聯系 。
“復活”猛犸，說來容易做起難
隨著越來越多的冷凍遺骸被發現，科學家漸漸有了“復活”猛犸的雄心壯志 。“復活”（De-extincition）并不是單純地指復活某一物種，而是具有抗滅絕或反滅絕的意思，具有更深遠的意義 。反滅絕的過程可以包括重新生育出已滅絕的物種，或是創造出外觀類似的個體 ， 這是一個創造新生物的過程 ， 新的生物能否復原已滅絕物種的習性并繁衍下去也被考慮在內 。
目前，復活猛犸主要有兩個嘗試的方向 ， 一是用細胞生物學的方法 ， 實現猛犸象的克隆 。這是個三步走的方法，和把“大象裝冰箱”一樣“簡單” 。
第一步是找到凍土中的保存完好，具有完整功能的猛犸象細胞 。本來這一步非常困難，因為在動物死亡的那一刻起，細胞內的DNA也開始降解，在實驗室里保存好的DNA也要使用化學試劑對其嚴防死守，使其避免被破壞 。科學家們很幸運 ， 在永久凍土中的殘骸發現了保存完好的細胞 。
第二步是利用現代大象的卵母細胞作為受體，將猛犸細胞植入，形成具有發育功能的胚胎細胞，實現異體克隆 ?！鞍汛笙笱b冰箱”很艱難，這里需要克服克隆效率的問題 。能否獲得足夠多的卵細胞也是問題，因為亞洲象已經被列在世界自然保護聯盟（IUCN）列為瀕危物種紅色名單 。但在去年2月 ， 華大基因研究院首席科學家徐訊向媒體透露，我國科學家已經恢復了猛犸細胞的全功能，形成了胚胎細胞 。
導致至今沒有復活猛犸的則是第三步，將重構胚胎細胞移植到代孕母象的子宮內，讓其發育成猛犸個體 。因為強烈的排斥反應，根本找不到適合最終“關上冰箱門”的代孕母親，即使和猛犸象最為親近的亞洲象相比 ， 兩者基因組差異仍有4.7% 。
另一個方向是基因編輯，這與《侏羅紀公園》中的情景十分相似，電影中科學家從琥珀中的蚊子血液中提取了恐龍基因組，又用了青蛙DNA進行填補 ， 最終將恐龍復活 。科學家認為這種方法理論上是可行的 。2015年，一個由瑞典科學家領導的團隊從兩只真猛犸象中DNA中得到了完整的基因組測序 。所以，只要知道了基因所對應的功能 ， 再把關鍵的DNA片段導入到他們現存的親緣物種里，替換掉原有的基因，就能實現猛犸的”復活” 。
例如，找到可以決定猛犸象毛發性狀的基因，并據此改造亞洲象的基因組，就有望創造出“長毛大象” 。當然，什么基因對應著什么表達，至今對科學家來說都是棘手的問題，況且某些特定的基因還會與環境發生相互作用，DNA序列不發生變化的情況下 ， 基因表達的功能卻發生了變化，如何找出它們并重塑環境 ， 未來的路充滿曲折 。
丘奇的瘋狂
在使用基因編輯技術復活猛犸的科研團隊中，不得不提一位“瘋狂”科學家，被稱為合成生物學之父 ， 哈佛大學遺傳學教授喬治•丘奇（George Church），2015年3月 ， 丘奇和他的團隊利用CRISPR技術 ， 把從冷凍的猛犸遺骸的耳朵 ， 脂肪和毛發中提取的DNA碎片提取出來，移入了現代亞洲象的皮膚細胞中，這是猛犸象在滅絕后 ， 它們的基因首次處于了活躍狀態 。有意思的是，至今未有相關論文發表出來，哈佛的團隊似乎在醞釀著更多的東西 。
丘奇的復活猛犸團隊組建于2012年，當時《全球概覽》創始人斯圖爾特•布蘭德（Stewart Brand）在籌備復活猛犸、旅鴿等滅絕物種時找到了丘奇，希望他能提供技術上的幫助 。丘奇很自然的想到了“基因剪刀”CRISPR——一種有效、便捷的基因編輯技術 ， 可以對DNA進行修剪、添加或替換 。而丘奇正是最早將CRISPR用于人類細胞的科學家之一 。最近幾年，科學家利用CRISPR攻克了不少遺傳學難題 。
這個“復活者”團隊，開啟了一個長期規劃 。美國暢銷書作家本•莫茲里奇（Ben Mezrich）把“復活者”團隊攻克猛犸復活難關的經歷寫成了書 ， 《又見猛犸象：基因剪刀重新定制生命》 。書中首次披露了PayPal創始人彼得•蒂爾（Peter Thiel）對丘奇團隊投入了10萬美元的贊助 。作者描述了丘奇團隊的最終目標：把猛犸復活出來，并帶到西伯利亞，以此改善生態環境 ， 對抗氣候變化 。
丘奇在2017年2月舉辦的美國科學促進會（AAAS）上宣稱，只要有兩年時間，就能制造出大象與猛犸象的雜交胚胎，最終在人工子宮內孕育“猛犸” 。此時他的團隊已經將45類猛犸象的DNA轉移到了亞洲象的細胞內（表達出更茂密的毛皮、更厚的脂肪、低溫下輸氧的紅細胞等） 。此事經過媒體的傳播 ， 甚至變成了2年后就能復活猛犸，引起了國際廣泛的關注 。
實際上，丘奇知道復活猛犸可能是最不可能完成的項目 。在今年2月，丘奇接受了Baku的采訪，他表示：“這不意味著我們要讓北極苔原地區遍布猛犸象，我不知道距離那還有多遠 ?！薄λ麃碚f，復活猛犸是創造一種此前從未有過的生物，希望以此能夠保護生物，并使用能抗寒的大象重建北極苔原的氣候 。
今年64歲的丘奇一輩子在跟DNA、細胞打交道 ， 他開發的基因組測序工具首次完成了幽門螺旋桿菌的測序，1984年幫助開啟了人類基因組計劃，在合成生物學貢獻頗豐 。之所以說他瘋狂，是因為他總是在嘗試新的東西 ， 把不可能變為可能 。丘奇還開發了多種利用DNA分子特性的用途，比如進行數據存儲，甚至把他自己的專著用堿基對的形式寫了下來，他還用DNA分子技術來幫助探測暗物質……復活猛犸，只是丘奇眾多新奇想法，并想實現的愿望之一 。
復活，不那么簡單
很多科學們認同“復活”或是反滅絕的做法 ， 因為通過相關技術能更好的保護如今未滅絕的生物 。但是，在提出復活猛犸或其他動物時，除了技術上的難題外，也帶了很多其他問題 。
2015年，加州大學圣克魯茲分校的進化生物學教授Beth Shapiro撰寫了《如何克隆猛犸象：復活的科學》一書就探討了“復活”中的諸多問題 。她希望看到猛犸能自由地漫步在曠闊無垠的凍土苔原上，不會再面臨滅絕的風險 。她稱之為復活的第二階段 。第一階段則是復活出個體 。但是 ， 復活的標準不一，只要復制出了外觀相似的大象就是復活 ， 還是能按猛犸象過去的生活方式繁衍生息算作復活？
在另外一些反對復活的專業人士看來，猛犸象的滅絕是因為不適應環境的變化，而“復活”是對干涉自然淘汰的行為，違背自然規律 。中國科學院南京地質古生物研究所研究員袁訓來就認為，地球上物種生存200-300萬年后滅絕是正常的自然現象，實驗室復活猛犸象并不能改變地球物種滅絕的自然規律，在生物進化研究方面并不具特別有價值的意義 。
研究表明，復活一只滅絕物種的成本極高 ， 高達數百萬美元，而目前有2萬多種生物正瀕臨滅絕 ， 資金流動會削弱對今天瀕危動物的保護 。所以不少科學家認為復活猛犸是得不償失，不如把精力放在保護現有的動物中 。
如果復活出來的動物并不能適合野外生存，只能供人觀賞，甚至只能待在恒溫箱中，它的命運仍然是滅絕 。復活了滅絕生物可能會把原始共生的寄生蟲也同時帶過來，而這些影響完全未知 。復活的動物會不會成為新的入侵物種等等不可控的因素，讓很多科學家對“復活”持否定態度 。
在支持者中 ， 因為猛犸象等滅絕物種有很大的原因是人類的行為導致滅絕 ， 他們認為再讓它們重生是人類的義務 。他們相信復活動物有望豐富地球的生物多樣性，甚至能恢復某些被破壞的生態環境——正如丘奇所設想的 。
在掌握了“復活”猛犸技術后，尤其是基因編輯方面，科學家可以也許能復活更多的物種，同時也可能把相關的技術施于人類，又帶了一系列倫理問題——我們會打造完美人類嗎？
雖然有如此之多難以回答的問題，但幾乎沒有人否認胚胎移植和基因編輯在醫學上巨大的潛力 ?？茖W家對于猛犸復活的努力 ， 更像在秀出人類在生物技術的“肌肉”，無論支持還是反對 ， 我們正在挑戰生物學的極限 。