44年前,遺傳學家建了一所冰凍動物園.現在這簡直成了諾亞方舟!

2021-02-09 英國那些事兒

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從外表看,這只在今年8月6日出生的小馬「庫爾特」(Kurt)似乎很普通,
它喜歡奔跑,喜歡向媽媽撒嬌,憨厚又可愛。

但實際上,庫爾特相當特殊:
它是瀕危動物普氏野馬中的第一個克隆體,
它的出生,是為了增加種群的基因多樣性,解決這種動物面臨的大危機。

普氏野馬也叫做蒙古野馬、亞洲野馬,
曾經,它們廣泛存在於歐洲和亞洲,但受極端天氣和人類活動的影響,它們的棲息地縮小到中國和蒙古的沙漠中。

到上世紀60年代,普氏野馬在野外已經滅絕,剩下的2000多隻生活在動物園和保護區中。現在還活著的普氏野馬,是上世紀初從野外捕獲的12匹普氏野馬的後代。

作為世界上僅存的野馬,各國動物園都對它們十分珍愛,
但普氏野馬有一個極大的生存危險:它們的基因池太小了。

因為所有的普氏野馬都來自那12個馬祖宗,彼此之間沾親帶故,導致近親交配,很容易出現嚴重疾病或者糟糕的基因突變。

有動物學家戲稱,普氏野馬的基因池根本不是池(pool),而是基因水坑(puddle)。

想要避免它們遭遇可怕的基因危機,人們必須主動增加它們的基因多樣性。
但該怎麼增加呢?

聖地牙哥動物園的研究者表示:額,我們這裡有40年前保存下的一個沒後代的普氏野馬的細胞,我們可以復活它。

(聖地牙哥動物園研究所)

那是一匹1975年在英國出生的公馬,普氏野馬中的純種,它在1978年轉到美國聖地牙哥動物園,在這裡活了20年後死去。

1980年,聖地牙哥動物園提取了它的皮膚細胞,冷凍保存,多年後發現,因為它沒有後代,導致它很大一部分DNA在目前的普氏野馬種群中消失了。

這一部分DNA,就是野馬們急需的基因多樣性。

於是,從去年開始,聖地牙哥動物園展開克隆項目。
他們解凍了當年的細胞,和另一匹母家馬的卵子(剔除細胞核)融合,讓胚胎中只有公馬的基因。
再把胚胎植入母馬的子宮內,懷胎12個月,母馬生下了這個40年前的克隆體。

2個月前,母馬成功生產,小庫爾特來到這個世界上。

它非常健康,目前和它的媽媽(雖然沒血緣關係)生活在一個小馬場裡。
研究人員表示他們會讓庫爾特在這裡和媽媽生活一年,等它學會基本的社交後,再把它送到動物園的野馬群眾生活。

「這匹小馬將是普氏野馬遺傳基因庫裡最重要的個體。」 聖地牙哥動物園首席科學家鮑勃·維斯(Bob Wiese)在動物園的公告中說,「我們希望它能為普氏野馬群帶來重要的遺傳多樣性。」

動物園說,他們希望在普氏野馬獲得足夠多的基因多樣性後,一步步放它們到野外生活,不過那可能需要好幾代馬的努力。

庫爾特的出生無疑是振奮人心的,這種曾經幾乎滅絕的動物,有了更美好的未來。

不過,這一切並不是聖地牙哥動物園運氣好,
40年前他們不是腦子一熱,突然想冷凍一匹馬的細胞玩。

這其實是「冰凍動物園」(Frozen Zoo)研究項目的一部分。

聖地牙哥動物園的冰凍動物園,是全球第一個,也是目前最大的一個動物細胞冷藏館,裡面裝著全球1000多種瀕危動物的細胞。

冰凍動物園的創始人是庫爾特·貝尼施克(Kurt Benirschke),
他是德裔美國人,出生於1924年,在2018年9月10日逝世。

貝尼施克是一個痴迷於遺傳學知識的科學家,在1949年移民到美國後,他多年在醫院裡研究生殖病理學。
1976年,貝尼施克偶然機會進入聖地牙哥動物園的研究所工作,開始研究瀕危動物的繁殖。

研究著研究著,他有了個想法:既然這些動物這麼寶貴,為什麼不保存它們的細胞呢?

在70年代,這是一個非常古怪的主意,因為當時的人們並不知道保存細胞能有什麼用。
畢竟,那時的人們還不知道克隆,克隆羊多利是直到1996年才出現的。

貝尼施克也說不清楚,保存瀕危動物的細胞有什麼作用,但他就是覺得有必要這麼做。
當時,他給同事們的回答是:「我們必須出於尚未了解的原因來保存這些東西。」
(這句話後來成為研究所的座右銘,掛在牆上)

從1976年開始到現在,貝尼施克建立的「冰凍動物園」一直在收藏全球各地瀕危動物們的細胞。

上文提到的那匹普氏野馬只是其中一個,動物園實際上把幾百隻野馬的細胞全部保存了。

除此外,還有大猩猩的細胞……

斐濟鬣蜥……

太平洋袖珍鼠……

(圖中的研究人員正在處理太平洋袖珍鼠的睪丸,提取細胞。每個試管裡包含一百到三百萬個細胞)

北方白犀牛的細胞……

黑腳雪貂的細胞……

一個動物的細胞裝進一個瓶子,上面貼著不同的標籤,一百個瓶子放到一個試劑盤上。

接著十幾個試劑盤放到架子上,一層層疊好,放入零下196攝氏度的液氮中保存。這個溫度,所有的生命活動都會停止。

在冰凍動物園,有著十幾個這樣的不鏽鋼大缸,裡面裝的都是液氮和動物細胞。

在克隆技術出來後,冰凍動物園的意義變得非常明顯,貝尼施克也被很多人稱讚為有遠見。

在2000年,冰凍動物園用一個印度野牛的細胞,克隆了這個動物。

2003年,他們用爪哇野牛的細胞,克隆了兩頭小牛,一頭身體虛弱,另一頭茁壯成長。

接著,就是2020年的普氏野馬。

聖地牙哥動物園還有一個大計劃:他們想克隆北方白犀牛。

2019年3月,世界上最後一頭北方雄性白犀牛蘇丹(Sudan)年邁死去,只留下它的女兒和外孫女。

北方白犀牛隻剩下這兩隻,其他公犀牛也都死了,
如果不人工幹預,這種動物的滅絕只是時間問題。

幸好,在1986年,冰凍動物園的主任奧利弗·萊德(Oliver Ryder)在捷克斯洛伐克的一家動物園做活檢時,從蘇丹身上提取了皮膚細胞。
(在去年的採訪中,他說當時完全想不到這麼做有什麼用。利用細胞來複製動物,在當時來看是不可能的事。)

之後,他和其他研究員在別的地方提取了另外11頭北方白犀牛的細胞,都好好地存放在液氮中。
有了這些細胞資源,他們完全可以恢復北方白犀牛這個種群!

他們也確實正在這麼幹。

在蘇丹死後,動物園解凍了白犀牛的皮膚細胞,把它轉化為誘導多能幹細胞,最終再把它轉為卵子和精子。

他們還和另一支團隊合作,因為他們手上有基因相近的南方雌性白犀牛,可以用它們作為代孕母親。

(這是他們提取出的南方雌性白犀牛的卵母細胞)

目前,冰凍動物園距離成功克隆出北方白犀牛還有十年時間,但曙光耀眼。

聖地牙哥的冰凍動物園,現在已不是全球唯一,但它仍然是最大的。

不過,冷凍的1000多個動物,對他們來說還是不夠。
地球正處於物種急劇減少的時期,全球有26500種動物被列入瀕危動物名單,還有更多珍稀動物沒被列入。

冰凍動物園,已經成為動物們的諾亞方舟,能救一個是一個,能多保存一種是一種。

為了保存下更多的動物,聖地牙哥冰凍動物園在去年呼籲,希望和其他冰凍動物園全球合作,建立一個全球的動物基因庫。

有了這個基因庫,無論未來有多慘澹,
人們都有讓地球重現生機的可能。

畢竟,沒有動物的世界,絕不會是人類想要的……

ref:

https://www.smithsonianmag.com/smart-news/save-endangered-wild-horse-species-scientists-cloned-stallion-using-its-decades-old-frozen-cells-180976069/
https://zoo.sandiegozoo.org/pressroom/news-releases/birth-cloned-przewalskis-foal-offers-genetic-diversity-endangered-species
https://apnews.com/article/technology-horses-asia-san-diego-mongolia-dc90adc896b923a96ce12e1720111deb
https://www.latimes.com/california/story/2020-10-13/san-diego-zoo-scientists-use-cells-frozen-away-for-40-years-to-clone-endangered-przewalskis-horse
https://www.dailymail.co.uk/news/article-8840907/Cells-San-Diego-Zoo-lead-cloning-endangered-horse.html
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/2932225.stm
https://mashable.com/2017/02/28/san-diego-frozen-zoo/
https://www.smithsonianmag.com/science-nature/san-diegos-frozen-zoo-180971276/
https://institute.sandiegozoo.org/resources/frozen-zoo®

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EpiphanyJK-:這真的是科學家的遠見卓識,超拔於時代的理念

epic今天又獨佔了嗎:沒有克隆技術的時候就想到了,真是太有遠見了

不停靠海岸:「他也不清楚有什麼作用,但他就是覺得有必要這麼做。」真的可以說是超越時代的思想和眼界

新手上路的小麼麼:感覺這就像我跟學霸做到不會的選擇題一樣,我是純蒙,學霸看著像純蒙,但人家的知識儲備其實已經支撐了ta們的直覺,所以人家往往能蒙對

嗶嗶嗶了嗶嗶:這才應該是現代動物園的職責動物繁育和保護而不是天天搞些司馬動物表演娛樂人類

嗖嗖撓人的大貓君:還有種子庫也是,以前很想有機會參觀一次世界最大的種子庫。

光陰涼白開:但是適宜的環境已經沒有了,克隆出來零星幾隻真的能復原族群嗎?感覺更像是活的墓碑呢。

雪林雪雪林:正如這其中的冰凍動物園的創始人所言,我們是處於不明知的原因進行保存的。如果一個物種滅絕了,會導致不可知的後果。因為生物圈少了一個物種,可能帶來一些對應的變化,有可能產生蝴蝶效應。還有一個可能是,未來的某些情況變化了我們需要這個物種,但是這個物種已經滅絕了,我們只能為此後悔不迭。

心裡格鄧一生:因為很多動物並不是不適應自然環境而滅絕的,而是人類活動影響的。比如溼地被填平建造城市了,河流有很多發出噪音的貨船,新建的高速公路直接阻攔了動物的遷徙和繁殖,曾經的食物來源被人類捕撈殆盡了

…………………………

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