猛犸象都可以复活了 白犀牛还会灭绝吗?

2018年07月09日09:21  来源:羊城晚报
 
原标题:猛犸象都可以复活了 白犀牛还会灭绝吗?

□克莉斯汀

前言

电影《侏罗纪公园2》中,科学家从保存在琥珀里的蚊子尸体中提取出DNA,成功复活了恐龙。现实中,科学家们虽然宣称,已能确定恐龙的整体基因组结构,但对于能否复活恐龙,答案仍是否定的。

不过科学家们表示,从基因工程技术上来说,他们已经可以复活另一种已灭绝物种——猛犸象,想见到一只活的猛犸象,目前只需要时间等待。

一直以来,人们对复活早已灭绝的远古动物都有争议,更多人认为,与其花巨额资金去复活一只远古动物,不如更专注于保护并帮助繁衍更多现存的珍稀动物。

就在这时,一直在努力让现存的白犀牛推迟灭绝期的科学家们却惊喜地宣布,他们将今年3月份刚去世的最后一只雄性北方白犀牛留下的冷冻精子,与目前仅存的两只雌性北方白犀牛的卵子相结合,在试管中受精后再植入到另一只雌性南方白犀牛的体内,最后成功地发育出了胚胎。却又有人提出异议:一个物种面临灭绝,自然有它的必然原因,如此大费周章地去帮助一只已去世的公犀牛传宗接代,是否值得?

事实上,无论是复活猛犸象,还是帮助白犀牛传宗接代,相信科学研究工作者的初衷都是为了提高科学技术,最终能够造福人类,保护地球。暂且不去追究远古动物到底是怎么灭绝的,就近来看,至少不少已绝迹的野生物种都是因为人类活动的频繁干预而走向消亡的。如果人类再不做点什么,又怎么对得起它们或者说对得起这个地球?

A

复活猛犸有望?

复活猛犸的计划,早在1997年就开始了。直到去年,有媒体报道,美国哈佛大学研究团队开展的“复活猛犸”研究已通过从俄罗斯西伯利亚取得的冰封长毛象的DNA,利用基因编辑技术,融合到近亲亚洲象的基因组中,准备在两年内制作出混种胚胎。最近,哈佛大学著名遗传学家George Church教授领导的研究小组在梵蒂冈举行的第四届国际梵蒂冈会议上再次公开表示,他们已经从毛茸茸的猛犸象中分离并“复活”了44个基因,已可以利用基因编辑技术培育出能够抵御寒冷气候的杂种大象。

中国在此方面的研究同样进展迅速。《科技日报》曾报道过华大基因研究院院长、首席科学家、国家基因库执行主任徐讯公开我国科学家已经恢复了猛犸象细胞的全功能的消息。报道中称,通过在西伯利亚冰层里发现的完整的猛犸幼象的毛发中获得的完整细胞核,利用克隆技术和干细胞技术,让细胞实现全功能性,最终形成胚胎细胞,已成为现实。现在只需等待出现合格的代孕体,猛犸象就可从4000多年前“穿越”而来。

说到底,能复活猛犸象,是因为它们灭绝的时间比较近,距今只有4000年左右,也因为一只猛犸象刚好在西伯利亚寒冷的环境下保存了完整的基因细胞核。但目前来看,找到合格的代孕体,却并非易事,因为跨物种“代孕”始终存在“免疫排斥反应”的问题,就算胚胎可以植入母体,也未必就能顺利诞下幼体。即使猛犸象和与它最“近亲”的亚洲象相比,两者基因组差异仅为4.7%,让亚洲象做“代孕妈妈”,仍极易流产。

美国哈佛大学的研究小组眼下正在培育的,也不过是猛犸象与亚洲象的“杂种大象”。他们是利用克隆技术改造大象皮肤细胞,将长毛象DNA混入细胞内,再将它们植入至已移除原遗传物质的亚洲象卵子,然后刺激卵子发育成胚胎,并放进人工子宫内培育。他们也没有冒险将胚胎放入亚洲象“代孕妈妈”的子宫内去培育。

我国的相关研究其实也遇到同样的难题。这种理论上可行的实践,结果目前还是未知数。

B

复活恐龙只是传说?

5月21日发表于《自然》杂志上的一篇论文称,英国肯特大学生物科学学院的科学家确定了恐龙的整体基因组结构。基因组结构就是指基因在每个物种染色体上的排列方式。虽然同一物种的不同个体会具有不同的DNA序列,但总体来讲,基因组结构是具有物种特异性的。

论文中称,他们通过比较不同物种的基因组——主要是鸟类和海龟,最终确定了恐龙物种(如暴龙)的全基因组结构。他们本来只是想了解基因结构中染色体在爬行动物祖先的进化时期是如何变化的——这项研究认为,在早期新生恐龙和后期兽脚类恐龙中观察到的染色体(模拟模型)模式与大多数鸟类相似,这可能有助于解释鸟类种类的多样性,因为鸟类本身就是“活恐龙”,它们有很多染色体,因此物种也相当多样化。但鸟类进化过程中,其染色体之间的排列几乎没有发生什么变化——科学家称之为一项“重大发现”。

但这并不代表他们可以克隆出一只恐龙。

人们其实早已放弃从化石或琥珀中提取现成的DNA来克隆恐龙的做法了。因为据新西兰科学家的一项研究表明,DNA的半衰期为521年。按这一速度计算,恐龙一旦活体死亡,再过大概680万年,其DNA中的各种化学键就已被分解得荡然无存。而恐龙是已灭绝了超过6500万年以上的物种。

接着,古生物学家们又称已经找到足够的证据证明,鸟类就是恐龙的直系后裔。于是,有人打算以鸡的基因为蓝本,尝试改造出恐龙的基因。曾担任过电影《侏罗纪公园》生物顾问的美国蒙大拿州立大学古生物学家杰克·霍纳带领着一支研究团队,利用动物的“返祖”现象,采用“反向基因工程”技术,在2015年已创造出了一种拥有类似恐龙吻部的鸡胚,其研究成果还发表在一本名为《Evolution》的期刊上;2016年,他们又再次成功将鸡腿的腓骨延长至膝关节踝处,显现出与始祖鸟一类恐龙般的勐兽腿特征——但这仍不是“复活”的恐龙。只不过从理论上来说,这样一直改造下去,“恐龙鸡”也许终有一天是可以变成恐龙的。

基因工程的复杂性已告诉我们,每个物种的进化都需要时间,要几百万年甚至上千万年。所以改造基因想得到一个理想结果,想必在杰克·霍纳这一代人手中也不一定能有结果。

更何况,就算搞清楚了恐龙的基因组结构,去复制出一个活细胞并转化为干细胞,然后诱导干细胞发育成卵子,再合成受精卵,最后找“代孕妈妈”来培育,养出来的小恐龙能否适应如今的自然生存环境?这也是个问题。

C

北方白犀牛有后代了?

但至少我们还来得及保护现有的一些珍贵物种,比如北方白犀牛。最近一头名叫维多利亚的雌性南方白犀牛,被证实肚子里成功孕育了一个由已故北方白犀牛苏丹留下来的精子培育出的活胚胎。这个消息让负责这一项目的科学家帕克·彭宁顿激动不已。

的确,眼下几乎所有的犀牛都在不同程度地面临着濒临灭绝的危险,如果这次代孕计划成功,就表示拯救这个濒危物种有望。

白犀牛有两个亚种,北方白犀牛和南方白犀牛。今年3月时,仅存的一头名叫苏丹的雄性北方白犀牛死掉了,于是全世界仅剩下两头雌性北方白犀牛。而这两头雌性都是近亲繁衍的后代,几乎不能自然繁殖。所以,要拯救白犀牛只能靠人工繁殖手段了。研究人员当然可以采取用北方白犀牛皮肤细胞转化为干细胞的基因技术,尝试“克隆”北方白犀牛,但这个过程代价昂贵——每周期的花费在80万到1000万美元之间——而目前他们还可以尝试用两头现存的雌性北方白犀牛的卵子和苏丹之前留下的冷冻精子,通过试管中受精,培育成受精卵,再将此受精卵植入到另一只雌性南方白犀牛体内的方法。结果表明,他们成功了。

白犀牛的妊娠期约为16个月,所以我们最快能见到维多利亚的小犀牛的日期大约将在2019年7月。希望它能健康。

这还只是个开始。我们还不能肯定地说苏丹“后继有牛”了。

因为从物种多样性的角度来看,一只或者两只犀牛,并不足以维持一个拥有足够基因多样性的可持续种群——就是说培育出一只小北方白犀牛,对于整个种群来说,还远远不够。因为当种群遭遇疾病威胁时,种群中必须要有抗病基因才可以生存下去,否则就会灭亡。像这样的一些珍贵的生存基因可能只存在于较少的个体,如果这些个体没能再繁殖后代,那这些珍贵基因就会消失,当种群再遇到某个瓶颈(大灾难)时,还是可能灭绝。所以,科学家曾研究认为,大约需要5000只伶盗龙(或者其他任何恐龙物种)才能维持一个拥有足够基因多样性的可持续种群。恐龙灭绝,显然就是先从数量上大规模减少开始的。

D

物种多样性有多重要?

许多科学家认为,地球有个“生物多样性界限”,生物基因多样性可以帮助地球应对各种变化。如果物种太少,地球就会失去这种应变能力。最终,生物多样性的丧失就可能危及人类在地球上的“安全操作空间”。

什么叫生物多样性?它本身是一个描述自然界多样性程度的广泛概念。生物多样性的三个主要层次就是物种多样性、基因多样性(或称遗传多样性)和生态系统多样性。保护生物多样性具有直接使用价值、间接使用价值和潜在使用价值,它会直接影响基因的多样性,而种群之内的基因多样性就是一种“进化材料”。如今地球生存环境变化越快,就越需要我们去保护生物多样性,保护基因多样性。

有研究人员认为,物种的流失更多属于“缓慢燃烧”模式,物种会随着时间的推移而退出生态系统。但达尔文的《物种起源》中不仅提出了“自然选择学说”,同时也提出了“共同由来”学说,即所有生物有共同的来源,因此存在结构和功能的高度一致性。如果我们把每一个物种的消失,都看作与同源性的人类有关,那就意味着,人类也在离自身种族灭亡这个终点又近了一步。这样是不是更容易理解为什么有那么多人会如此积极地保护濒危生物?

况且,我们在不断地向大自然这个宝库索取的同时,也给大自然的平衡带来许多破坏,我们其实可以将部分生物的灭亡看成是生存环境日益恶化的一个警示。

猛犸象基因重组成功后,今年3月,美国哈佛大学的研究小组又宣称重建了一种已灭绝大约700年、不会飞的恐鸟的基因组,DNA数据信息来自博物馆里一只恐鸟化石的大脚趾样本中提取的基因物质。相信接下来,科学家们还可能重建更多近期灭绝的生物基因组,并由此让它们“起死回生”。这就是目前相当热门的“灭绝动物复活”工程。而这个工程的目的,或许不仅仅只是拯救濒危灭绝物种,也是在拯救人类自身。

电影《侏罗纪公园2》中的结尾,尽管开篇时提出“复活恐龙也许是个错误”,但最终那个被克隆出来的孩子还是将恐龙放归野外。这似乎是在说,对于是否应该复活已灭绝的生物,至今仍是人类在共同深思的问题。

制图/范英兰

(责编:袁菡苓、章华维)