既能復活猛獁象,又能復活貓王,科學家們的「起死回生術」有多神奇?

2021-01-10 上遊新聞

想像一下,去往西伯利亞的曠野,看一頭毛茸茸的猛獁象在自然棲息地悠閒地踱步,或者近距離觀察一隻活生生的塔斯馬尼亞虎(一種有條紋、有育兒袋、外形似狗的有袋動物,也被稱為袋狼)。

多虧克隆技術和基因編輯技術的發展,復活滅絕物種的前景比以往任何時候都更為樂觀。

復活滅絕物種,是指創造出健康且具有遺傳活力的動物種群,它們可以在野外自然繁殖,為環境做出積極貢獻。但這門科學並不僅僅用於起死回生,也可以用於拯救瀕臨滅絕的物種。

那麼,復活滅絕物種的原理是什麼?又有哪些限制?我們真的非得讓滅絕許久的物種起死回生嗎?

01 復活滅絕物種的可行性有多大?

復活滅絕物種是一門正在發展中的科學,但它的發展十分迅速。2003年,歐洲科學家復活了幾年前滅絕的庇里牛斯山羊,取得了第一個裡程碑。

遺憾的是,這隻羊出生後幾分鐘就去世了。因此,可憐的庇里牛斯山羊不僅是第一個滅絕後復活的物種,還是第一個滅絕兩次的物種。自從那時起,科學家便一直在改進他們的方法,開發新的復活滅絕物種的技術。

庇里牛斯山羊成為第一個滅絕兩次的物種

在澳大利亞,麥可· 阿切爾(Michael Archer)教授及其同事正在努力使胃育蛙復活。這種動物的奇特之處在於,母蛙在胃中孵化卵,哺育幼蛙,直到幼蛙發育成熟才將其吐出。

目前為止,該團隊已經培育出幾乎能變成蝌蚪的胚胎,但尚未完全實現。下一步就是將這些胚胎培育成青蛙,這是阿切爾深信他們可以做到的。

胃育溪蛙,於20世紀80年代滅絕

在美國,科學家正在努力復活北美旅鴿,它的胸脯呈玫瑰色,曾經有數億隻;還有矮胖的黑琴雞,曾經生活在新英格蘭草木繁茂的平原上。在英國,研究人員正在考慮是否要復活所謂的「北極企鵝」,也就是大海雀。

在南非,研究人員正試圖復活白氏斑馬,一種長相酷似斑馬的奇特動物,但它的後半身沒有條紋。在韓國、日本和美國,三個獨立的研究團隊正在爭相復活冰河世紀最具標誌性的野獸,即猛獁象。

已滅絕的白氏斑馬,長相類似斑馬,只有頭部和肩膀上有條紋

02 復活的動物和滅絕前一樣嗎?

有些研究項目使用「回交育種法」。

例如,白氏斑馬和現存的斑馬屬於同類物種。因此,科學家選擇了看起來最像白氏斑馬的斑馬讓其繁殖。這樣做的目標是經過幾代繁殖之後,得到看起來像白氏斑馬的動物。

其他項目則涉及輔助生殖和遺傳學。有的使用克隆技術;有的運用幹細胞科學……

例如,哈佛醫學院的喬治·丘奇(George Church)教授,致力於通過將猛獁象的基因「編輯」到大象細胞中來創造猛獁象。

但這些動物和滅絕前一樣嗎?答案是不!實驗完成後,丘奇無法創造出真正的猛獁象,而是創造了一頭體內巧妙放置了一小截兒猛獁象DNA的大象。它將有又長又蓬鬆的皮毛,厚厚的體脂,還有能夠在零度以下為身體各個部位運送氧氣的血紅蛋白。

這將是一隻看起來像猛獁象,但實際上是一頭被改變了DNA的大象,因此可以在寒冷的環境中生活。如果你願意,也可以稱之為「猛獁大象」或者「象獁」。

我們可以使用保存下來的猛獁象DNA創造具有猛獁象特點的大象

除此之外,我們現在意識到所有動物都是DNA和其所處生活環境,以及兩者之間相互作用的產物。

在實驗室中誕生,轉移到一隻現代大象的子宮中培育,之後在與猛獁象所處時代截然不同的環境中成長,這種新時代的厚皮動物與冰河時期的巨獸將會有不同經歷。所有這些因素,使其與原始的猛獁象不太相似。

但這重要嗎?許多人認為,如果復活之後的動物在外觀和行為上與其前身一樣,那就足夠了。

03 我們能復活恐龍嗎?

可悲的是(或者說謝天謝地),現實版的侏羅紀公園是不可能實現的。哪些物種可以進行復活是有限制的。首先,科學家需要有動物DNA的來源。

有時,DNA來自保存下來的博物館標本,或者來自從活體動物中收集並冷凍的細胞。有時,這可能來自化石。

電影《侏羅紀公園》中的一幕, 蘿拉·鄧恩(Laura Dern)和山姆·尼爾(Sam Neill) 救助一隻孤零零的三角恐龍

但是DNA會隨著時間的流逝而分解,這意味著在幾百萬年之後,根本就沒有任何DNA殘留了。恐龍滅絕於6500萬年前,因此它們的DNA永遠消失了。沒有DNA,自然也就沒有恐龍。因此,我不得不遺憾地告訴你,好萊塢裡都是騙人的。

如果你放棄復活恐龍的打算,計劃復活一隻渡渡鳥(一種已經滅絕的鳥類),我只能再次對你說聲抱歉了。儘管渡渡鳥滅絕的時間相對較晚,距今只有幾百年,但它最後的安息地是模里西斯,那個地方太熱了,DNA根本無法保存。

儘管渡渡鳥在16世紀才滅絕,但我們沒有任何DNA樣本可以克隆它

04 復活滅絕物種有什麼意義?

我們有足夠多的理由來復活滅絕物種。任何動物在其所生活的生態系統中,都扮演著重要角色,因此,當消失的物種回歸時,它們曾經履行的「工作職責」也將回歸。

例如,毛茸茸的猛獁象充當著園丁的角色。它們擊倒樹苗,吃掉雜草,並通過營養豐富的糞便給土地施肥。它們消失後,園藝工作也隨之停止了,生物多樣性驟減,茂密的猛獁象草原被物種貧瘠的苔原所取代。

研究表明,如果大型食草動物回歸地球最北端,生物多樣性將再次增加。這可能也同樣適用於其他已滅絕物種。

復活滅絕物種有助於提高生物多樣性,幫助脆弱的生態系統恢復健康。它可作為一種保護工具,通過復活具有遺傳獨特性的物種,比如胃育蛙或塔斯馬尼亞虎,我們不只可以替代小樹枝,而是生命樹上的整個分支。

除此之外,人類也可以獲得好處。胃育蛙以某種方式將其胃部轉變成臨時子宮。因為它已經停止產生胃酸,因此不會消化掉幼崽。如果科學家能弄清楚其中的原理,則有可能用於治療胃潰瘍或幫助人們從胃科手術中康復。

我們生活在一個物種大規模滅絕的時代。每天,約30~150個物種從地球上消失。研究表明,如今的物種滅絕速度是史前時代的1000倍。

復活滅絕物種,是減少物種滅絕危害的一種關鍵途徑。對於生物學和自然保護領域而言,反轉物種滅絕進程無疑意義非凡,是能夠激勵後代科學家和野生動植物保護者的一項偉大事業。

但復活一個物種並不簡單:首先要在實驗室中創造出一隻動物,經過多年的繁殖,最後培育出可以在野外生存下來的可持續種群。

生態系統是流動的動態實體,變化迅速。但是,如果一個物種是在近些年才滅絕的,那麼它就有可能回到原來的生態系統。例如塔斯馬尼亞虎在80年前滅絕,它那時棲息的林地基本上沒發生什麼變化——那麼這種已滅絕的物種就有可能「回家」居住。

05 復活滅絕物種最理想的選擇是什麼?

說來似乎有些奇怪,但是復活滅絕物種的理想選擇,可能是還活著的動物。

現在地球上僅存的兩隻雌性北方白犀牛,目前一起生活在肯亞的奧佩傑塔自然保護區。但是它們都又老又病,血緣太近而無法自然繁殖。

世界上最後兩隻北方白犀牛

因此,北方白犀牛在「功能上已滅絕」:非洲草原是許多物種賴以生存的家園,曾經「修剪」過這一片土地的大型物種,如今只能像幽靈一般活著。

我們可以使用復活滅絕物種的方法,來挽救北方白犀牛。由於種種原因,復活近些年滅絕的物種,要比很久以前滅絕的物種容易些,而專注於現在還活著的物種會更容易些。北方白犀牛目前是復活滅絕物種項目的重點。

06 復活滅絕物種是否有悖倫理道德?

有些人反對復活滅絕物種,認為這樣做違背自然規律。這些人對基因改造技術持謹慎態度,並指責科學家扮演了上帝的角色。

但是支持者認為,正在開發的復活滅絕物種技術可以在自然界找到對應的原理。例如,一些種類的蜥蜴可以通過克隆繁殖,而用於復活猛獁象的基因編輯過程則模仿了細菌免疫系統。

正如試管嬰兒已成為大眾所接受的醫學技術一樣,復活滅絕物種的研究人員希望,一旦科學證明了其價值,人們的擔憂會逐漸消失。

反對者還聲稱,這種復活滅絕物種的技術,正在竊取傳統物種保護工作的資金和關注度。

但是,目前尚無任何大型野生動物慈善機構為復活滅絕物種技術投入資金,而一個復活滅絕物種的成功案例,甚至可能有助於吸引人們關注野生動物所面臨的困境,而不是起反作用。

事實上,要確切地了解復活滅絕物種會取得怎樣的成果還為時過早,但支持者認為,如果我們連實現復活滅絕物種的技術都沒開發出來,我們將永遠沒法兒對其價值進行真正的評估。

在韓國首爾,秀巖生生物技術研究基金會實驗室定期為國家警察局生產克隆狗,甚至還會以約65000英鎊的價格克隆寵物狗。

韓國秀巖生實驗室設施內,克隆拳師犬相互擁擠爭奪人的注意力

但是,儘管克隆出來的狗看起來像你忠實的朋友,但不會是一模一樣的。正如同卵雙胞胎也會產生不同的性格、身體特徵和疾病一樣,「寵物狗II號」也將長成不同的狗。

如果我們能夠使動物復活,那麼我們可以使人類起死回生嗎?從理論上來說,這也是有可能的。

拿貓王埃爾維斯·普雷斯利(Elvis Presley)舉個例子。科學家可以從他的標誌性髮型中提取DNA,對他的遺傳密碼進行測序,將貓王的「遺傳本質」編輯到一個正常的人類細胞中,然後利用該細胞創造出一個克隆的嬰兒。

從現實來看,這是一個可怕的想法。

貓王

克隆有生育能力的人類是非法的,並且違背倫理,這一過程涉及許多風險。況且,說不定克隆出來的貓王會痴迷於鼓和貝斯,穿著馬滕斯博士(德國著名的工鞋品牌)的靴子,而不是搖滾樂和藍色絨面革皮鞋。

但這個大膽的想法表明,以科學為基礎的復活滅絕物種技術可以走多遠。

復活貓王?也許不可能。但是猛獁象和塔斯馬尼亞虎呢?說不準會實現。

07 復活滅絕物種:我們尚未了解的事物

克隆的原理是什麼?

儘管多年來我們一直在克隆動物,但我們仍然不了解它的實際原理。

在此過程中,成年細胞內的DNA以某種方式被重新編程為更年輕的狀態,從而可以促進胚胎發育。

這就像手機恢復出廠設置的操作一樣,但沒有人確切知道它是如何發生的或如何完全控制它的進程。

如果能參透這一點,科學家就更有可能創造出健康的能存活下來的動物。

如何保護復活後的動物?

為了有資格獲得法律保護,一種生物必須被列為瀕危物種,但為此,復活後的動物必須生活在野外。

任何新近復活物種的前幾代將被關起來,由研究人員檢查它們的健康狀況,在此期間,其法律地位無法明確。

沒有保護的話,這些動物可能會受到偷獵或棲息地喪失的威脅。

復活後的動物將如何在野外生存?

關於放生動物到野外,我們所能做的就是研究它們以前所處的生態環境,並將它們送到最合適的環境中。

然後,我們需要仔細地監視它們的動態:搞清楚某個物種第一次滅絕的原因至關重要,確保同樣的事不會再次發生。

經過連續多次的放生嘗試,我們會更多地了解如何使動物生存下來的機率最大化。

我們正在使時間倒流——科學家處在反轉物種滅絕的臨界線。他們正在從化石和博物館標本中提取DNA,使用一些新穎的高科技來復活各種已滅絕的動物。

這完全是出於一個目的——該想法不是要創造出一些孤獨的個體放在動物園展覽或生物怪咖,而是要創造出健康的動物種群,可以進行自然繁殖並且能夠在野外可持續生存下去。

通過它們的行為,以及對生態系統中其他物種的積極影響,復活後的物種有助於幫助提高生物多樣性的總體水平。

儘管物種保護主義者盡了最大的努力,物種卻仍以驚人的速度在滅絕。復活滅絕物種是一種新奇的、陌生的、未經測試的手段,但它可能成為物種保護主義者工具箱中的一個重要工具。

在未來的幾十年,我們將能夠評估其價值並決定如何使用該技術,或者應不應該使用該技術。

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