猛犸象再次成為了輿論焦點。“猛犸象復活項目”首席科學家、哈佛基因學家喬治·徹奇近日發(fā)布了一篇相關聲明。而在此聲明基礎上,近期新聞報道稱猛犸象“兩年內便可起死回生”。
不過,雖然這些新聞令人激動,也有人指出應謹慎為佳。古生物學家約翰·霍克斯甚至稱其為“假新聞”。那么,猛犸象短時間內究竟能否復活呢?如果科學家真的創(chuàng)造出了這樣的動物,它們究竟是不是猛犸象呢?就算這些都能實現(xiàn),讓滅絕的物種起死回生是不是明智之舉呢?
徹奇稱有兩點確鑿無疑:其一,我們短期內不可能使猛犸象真正起死回生;其二,該項目所需科技正在迅速進步。猛犸象并非首個滅絕后復活的物種。2003年,世上首只已滅絕物種、布卡多山羊(bucardo)在西班牙一家實驗室中重見天日。雖然它只存活了短短幾分鐘,但在此之后,生物復活技術開始突飛猛進。復活布卡多山羊的研究人員表示,時間和資金是技術進步的最大阻礙。
復活生物的本質在于對基本生物學的操縱。生命源自于細胞分裂,一分二、二分四,進而形成胚胎。接下來,胚胎細胞不斷分化,形成不同的組織和器官,最終長成完整的生物體。要想得到一頭猛犸象,科學家首先要造出一枚猛犸象受精卵,使之分化成胚胎,最終將其孕育成完整的猛犸象。
徹奇在日前于波士頓舉辦的美國科學促進會年會上表示,他認為還需幾年時間才能造出一枚胚胎。需要注意的是,徹奇并未說過要造出一頭活生生的、披滿毛發(fā)的猛犸象。目前他的工作重心僅在于造出單個細胞。
過去幾年中,徹奇和他的團隊一直在試圖將猛犸象基因植入與其親緣關系最近的亞洲象細胞中。這些基因中含有“猛犸象的精華”,如長長的毛發(fā)、厚厚的脂肪等。僅僅兩年時間里,徹奇的團隊就對亞洲象基因做出了45項修改,越來越接近“使亞洲象具備猛犸象特征”的目標。
但他們也許還有很長的路要走。2015年的一項研究將猛犸象基因組與現(xiàn)代亞洲象基因進行對比,發(fā)現(xiàn)了1642個不同基因。而徹奇目前僅修改了45個基因,只占了很小一部分。但徹奇稱無需修改全部基因,也能使亞洲象具備猛犸象特征。
徹奇從未聲稱要培育出血統(tǒng)純正、完全還原的猛犸象。相反,他計劃培育的生物基因大部分都屬于亞洲象,只包含少數(shù)審慎植入的猛犸象DNA,即“猛犸-亞洲象雜交象”或“適應寒冷氣候的亞洲象”。
假設徹奇已經成功培育出了雜交象細胞,下一步就是使其分化成雜交象胚胎。他們可以采用與克隆相同的技術,將雜交象DNA植入亞洲象卵細胞中。1996年,綿羊多利成為首只從成熟細胞克隆而來的哺乳動物。此后,科學家又克隆了許多其它哺乳動物,但大象并不在此列??寺⊙芯匡@示,成功克隆出某種動物并不意味著能輕松克隆出它的“近親”。
關鍵問題是,我們對克隆技術還了解甚少。在克隆過程中,卵細胞會通過某種方式,對新植入的DNA進行修訂,使之變得更有活力,以促進胚胎發(fā)育。類似于手機的“恢復出廠設置”。但科學家并不了解卵細胞是如何控制這一過程的。因此,要想培育出雜交象胚胎,徹奇的團隊首先要進一步發(fā)展克隆技術。這一任務十分艱巨,但并非無法實現(xiàn)。不過,就算徹奇做到了這一步,他還要尋找?guī)椭咛グl(fā)育的方法。
許多科學家對該項目興趣并不濃厚,因為要想復活猛犸象,就免不了在大象身上進行實驗。首先,克隆需要使用大象卵細胞;接著,胚胎需要移入雌象子宮內進行發(fā)育,成熟后還要經歷分娩。由于克隆技術尚未成熟、常常失敗,這將為雌象帶來一定風險。而亞洲象數(shù)量在過去幾十年間減少了一半,已被列為瀕危物種。
簡而言之,科學家無法在動物身上開展這一實驗。許多人并不愿以瀕危物種的生命安全為代價,讓猛犸象起死回生。但徹奇并未被人們的質疑嚇倒。他相信自己的實驗不會對大象造成任何風險。用來克隆的卵細胞并不需要從大象的生殖系統(tǒng)中提取,還有其它獲取卵細胞的途徑。研究顯示,皮膚細胞可以在實驗室中人為轉化成干細胞,進而分化成卵細胞。這樣一來,研究人員就不需要從雌象體內提取卵細胞,從皮膚獲取細胞即可。
胚胎成型之后,還需移入“人造子宮”中進一步發(fā)育。這聽起來頗像科幻小說中的情節(jié),但徹奇及其他研究人員一直在私下里研發(fā)該技術。據悉,徹奇實驗室的研究人員已成功讓一枚小鼠胚胎在人造子宮中發(fā)育了10天,達到了正常發(fā)育期的一般。
從理論上來說,人工子宮能夠解決雌象“代孕”風險過大的問題。但小鼠和猛犸象的體型不在一個數(shù)量級,難度也毫無可比性。小鼠在母體內只需孕育20天,猛犸象則需耗時兩年。剛出生的小鼠僅有一枚回形針那么重,新生的猛犸象幼崽體型則接近一臺洗衣機。此外,每種物種胚胎發(fā)育所需的“營養(yǎng)配方”也有所不同。
簡而言之,人工子宮技術目前仍處在“孕育”階段。目前看來,復活滅絕生物仍是一件極為艱巨的任務,短期內不可能實現(xiàn)。但在徹奇等科學家的不懈努力下,這一愿景似乎終有可能變成現(xiàn)實。問題是,我們是否應當這么做呢?該舉動究竟有何意義呢?支持者指出,讓滅絕物種死而復生益處多多。
我們正面臨一場全球性生物多樣化危機,每天約有150種物種消失,滅絕速度高達史前時期的一千倍。對此,我們難辭其咎。因此,如果我們有能力補救部分損失,也許我們有道德義務這么做。
然而,我們還需進行更深層次的思考。2014年,倫敦動物研究所生態(tài)學家約翰·伊文列出了一張清單,幫助研究人員選擇最適合開展復活計劃的物種。國際自然保護聯(lián)盟制定的一系列物種復活計劃指導方針均受到了這篇論文的影響。
這張清單提出的問題很簡單:如果我們讓滅絕的物種死而復生,它們能否在現(xiàn)代世界生存下去?更重要的是,地球上是否有適合它們生活的地方?導致它們滅絕的因素是否仍然存在?這些生物是否會干擾現(xiàn)代物種的生存、以及附近居民的生活?
“復活猛犸象不僅意味著讓已經滅絕的物種死而復生,”伊文指出,“我們必須有責任感,以生態(tài)豐富性為目標,評估復活猛犸象的可行性及潛在風險?!?/p>
換句話說,復活滅絕生物應增強物種的基因多樣性,且該物種必須能在現(xiàn)代世界生存,并為生態(tài)系統(tǒng)做出貢獻。每一種生物對生態(tài)系統(tǒng)都起到了至關重要的作用,或傳播花粉,或散播種子,或凈化水質,或控制害蟲。猛犸象則扮演了園丁的角色。它們以草葉為食,排出營養(yǎng)豐富的糞便、為土地施肥。它們滅絕之后,這些工作便無人承擔。結果,一度肥沃的“猛犸象草原”逐漸淪落為長滿苔蘚的凍原。
假如我們能復活猛犸象,它們或許能將西伯利亞北部貧瘠的荒原重新變?yōu)槲锓N豐富的沃土。但我們無法保證這樣的結果?!斑€存在很多不確定性,”伊文表示,“我們需要判斷猛犸象究竟有沒有這樣的能力?!睆仄嬉舱J為猛犸象有助于抑制危險的氣候變化。一系列在西伯利亞開展的研究顯示,大型動物生活的地區(qū)土壤溫度略低于其它地區(qū)。
“大型動物在地面上行走時,會將雪地踩透,使土壤表面暴露在寒冷的空氣中?!倍砹_斯東北科考站的生物學家謝爾蓋·齊莫夫指出,“可使地面保持冷凍狀態(tài)?!睋烙嫞睒O永久凍土層中儲存著約5千億噸有機碳,相當于所有雨林總量的二至三倍。在氣候變化影響下,北極冰層逐漸融化??茖W家警告稱這顆“碳定時炸彈”有可能爆炸,進一步加速全球變暖。而該研究指出,如果我們能讓猛犸象重回西伯利亞,或許還有轉圜之機。這一說法乍聽十分誘人,但也存在一定缺陷。
假設徹奇完善了所需的一切技術,在預計時間內培育出了猛犸象雜交胚胎。這枚胚胎需要兩年時間才能發(fā)育完全,再過15年才能達到性成熟階段。即使科學家明天就解決了技術問題,仍需要半個世紀才能得到一群滿足要求的猛犸象。而問題還遠遠沒有結束。因為根據目前的預測,北極永久凍土層到那時早已融化。并且西伯利亞地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)或許已發(fā)生了巨變,無力為猛犸象提供生存條件。
換句話說,我們不能指望猛犸象解決全球變暖問題。事實上,氣候變化對猛犸象的滅絕也起到了關鍵作用,當時的地球同樣經歷了氣候變暖、冰層融化。因此,氣候變化使猛犸象復活計劃的未來充滿了不確定性。
“根據IUCN的生物復活計劃標準,這些不確定性或許會降低復活猛犸象的價值?!币廖闹赋?。這樣看來,復活猛犸象似乎希望渺茫,挑戰(zhàn)極為艱巨。但也不能說這一舉措毫無價值。一些科學家認為,復活滅絕生物最大的價值在于,瀕危物種也能從中受益。用來復活滅絕生物的干細胞技術、基因組測序與編輯技術以及克隆等輔助繁殖技術同樣適用于拯救瀕危物種。
例如,新西蘭的科學家利用基因組測序技術拯救當?shù)靥赜械柠^鸚鵡。研究人員正在破解現(xiàn)存的154只鸮鸚鵡的全部遺傳編碼,計劃利用這些信息幫助它們繁殖后代。此外,北美科學家也制定了相似計劃,利用基因組編輯及克隆技術拯救黑足鼬。上世紀80年代,該物種在森林鼠疫的影響下,一度瀕臨滅絕邊緣,在人類的干預下才免于徹底消失。但目前野生黑足鼬數(shù)量也僅有數(shù)百只而已,且多數(shù)為近親繁殖,不利于該物種長期健康發(fā)展。
2015年,物種復活支持組織“重生與重建”向美國魚類及野生動物管理局遞交了兩份石破天驚的提案。第一份提案建議采用冷凍細胞培育遺傳能力較強的動物,然后讓這些動物自行繁殖,恢復基因多樣性。但如果這些動物被釋放之后干擾了傳染病,這樣做就毫無意義了。因此第二份提案修改黑足鼬的基因,使其對森林鼠疫免疫。若兩份提案都獲準通過,將對瀕危物種保護起到重大影響。更妙的是,類似的技術還能用來拯救其它無數(shù)物種。
肯尼亞的奧爾佩耶塔保護區(qū)是世界上最后三頭北方白犀牛的家園。該物種在非洲東部與北部一度十分常見,但偷獵、戰(zhàn)爭和棲息地的喪失導致它們?yōu)l臨滅絕邊緣。最后三頭白犀牛是外祖父、母親和女兒的關系,它們年齡太大、健康狀況太差、且親緣關系過近,無法進行自然交配。它們已不可能擁有后代,因此如同行尸走肉一般。
然而,干細胞技術與輔助繁殖技術或能使該物種免于滅絕。一組德國研究人員計劃在實驗室中培育白犀牛幼崽。他們利用雄性北方白犀牛的精子,以及通過與徹奇相同的方法培育的卵細胞,希望能在培養(yǎng)皿中培育出北方白犀牛胚胎。接著,胚胎將被植入北方白犀牛的近親、南方白犀牛的子宮中,在其中發(fā)育成熟。我們尚不清楚這樣的計劃能否奏效。但時間不等人,我們不得不孤注一擲。
全球氣候正在變暖,動物棲息地正不斷喪失,許多地方污染愈發(fā)嚴重,生物多樣性危機也愈演愈烈。雖然生物復活計劃存在一定缺陷,但值得我們多加關注,因為它或能幫助我們修復風雨飄搖的生態(tài)系統(tǒng)。簡而言之,我們面臨的問題遠不如如何復活猛犸象、以及是否該復活猛犸象那么簡單。除猛犸象之外,還有眾多已經滅絕、或瀕臨滅絕的物種等著我們去拯救。
復活滅絕生物不僅能培育出健康發(fā)展的野生動物種群,還能大大增加生物多樣性,對生態(tài)系統(tǒng)中其它物種的影響也更加深遠。我們從復活生物的相關研究中獲取的知識已經對尚存于世的野生動物產生了積極影響。換句話說,生物復活計劃不僅能使已滅絕的物種死而復生,對仍未滅絕的生物同樣大有益處。
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