一萬年以前,人類曾經(jīng)和猛犸象分享著同一個(gè)地球。這種龐然大物靠吃草和豆類、灌木、樹皮為生,喜歡群居在西伯利亞一帶的凍土帶上。然而,在4000年前,人類開始建設(shè)金字塔時(shí),它們卻消失了,只留下無數(shù)殘骸,深埋在厚厚的冰層下面。
托氣候暖化的福,西伯利亞凍土帶溶解的速度越來越快,從而顯露出它隱藏的寶藏。2011年8月,一隊(duì)來自韓國和俄羅斯的專家在這片平原上考察時(shí),在亞納河邊的凍巖打了許多深洞。從其中一個(gè)深洞中,他們發(fā)現(xiàn)了大量猛犸象的殘骸組織,包括完整的大腿骨、毛發(fā)、皮膚和脂肪等。這些組織被送到了首爾的Sooam生物技術(shù)研究基金會(huì),由培育出世界上第一只克隆狗的韓國科學(xué)家黃禹錫(Hwang Woo-suk)的團(tuán)隊(duì)嘗試克隆計(jì)劃。
“我們準(zhǔn)備將一個(gè)取自猛犸象細(xì)胞的細(xì)胞核植入一頭大象的卵子,以培育出猛犸象的胚胎。然后將胚胎植入亞洲象的子宮內(nèi),讓它孕育出來。因?yàn)閬喼尴笫桥c猛犸象最接近的物種,它們?cè)谒陌偃f年前擁有同一個(gè)祖先。”在接受法新社采訪時(shí),黃禹錫介紹,“能找到一個(gè)活的猛犸細(xì)胞,當(dāng)然是最理想的,我們可以用它培育出千千萬萬的細(xì)胞來,但這個(gè)可能性不大。所以我們的B計(jì)劃是:從一個(gè)保存良好的猛犸細(xì)胞中提取出細(xì)胞核(它含有同樣的遺傳基因,而且被保存的可能性更高),再把它植入去掉了細(xì)胞核的大象卵子中?!?/p>
不過,后一種計(jì)劃實(shí)施起來難度相當(dāng)大。首先,從一頭活著的大象身上采集卵子,這從來沒有人實(shí)踐成功過;而且,提取出的猛犸細(xì)胞核中的DNA必須完整無損,這樣才能指揮卵細(xì)胞的分解和胚胎形成過程;如果上述任務(wù)都成功了,還需要把胚胎植入代孕象媽的子宮里;最后,科學(xué)家們需要無盡的耐心。因?yàn)橄髬審膽言械椒置?,需要整?2個(gè)月,而出生的寶寶能否存活又是另一回事。
早在1997年,當(dāng)英國生物遺傳學(xué)家維爾穆特讓一只已經(jīng)死去6年的芬蘭多塞特羊的復(fù)制品“多莉”,由一頭未受精的黑臉羊孕育出來時(shí),克隆技術(shù)在生物界的地位從此確立了??茖W(xué)家們意識(shí)到,通過這種方式,人類最終可以像造物主一樣,重新把某種生命帶回來,即使它已經(jīng)死去了很長(zhǎng)時(shí)間。
多莉出生三年后,在2000年,世界上最后一只西班牙羱羊死去。這種動(dòng)物長(zhǎng)著一雙威武的大角,喜歡在歐洲比利牛斯山脈的巖石上跳躍。傳說它身上所有部位都有不同的神秘療效,因此最終沒能逃脫人類的捕殺。
2003年,一支西班牙科研團(tuán)隊(duì)決定讓這種羱羊復(fù)活。他們從最后一只羱羊的殘骸中提取了冷凍細(xì)胞組織,使用當(dāng)年克隆“多莉”的方法,成功地讓一只山羊生下了這頭羱羊的復(fù)制品??上У氖?,羱羊?qū)殞氈换盍耸昼?,就因?yàn)楹粑ソ叨溃ㄟ@在早期克隆案例中很常見)。
然而,這是人類歷史上第一次將已滅絕的動(dòng)物帶回地球。就像哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的遺傳學(xué)教授喬治·切奇(George Church)所說:“世界上第一架飛機(jī)只在天上飛了12秒鐘,你再看看現(xiàn)在?”克隆和復(fù)活物種技術(shù)在此后十年中,進(jìn)步速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了飛機(jī)。
最早期的克隆技術(shù),是利用凍存的被克隆動(dòng)物細(xì)胞,提取其中的DNA注入一個(gè)已經(jīng)除去自身遺傳物質(zhì)的卵子中,再通過電擊讓這個(gè)卵子開始分裂,等其自行發(fā)育成胚胎后,將胚胎植入物種接近的代孕母體中。這種克隆方法的受孕率很低,而且克隆出的動(dòng)物寶寶出生后很快就會(huì)因健康問題死去,就像西班牙羱羊一樣。
另一種復(fù)活物種的方法是反向繁育。比如歐洲野牛,這種龐大的古老生物已經(jīng)被列入瀕危名單,但它留下了非常多的后代,現(xiàn)在許多歐洲家養(yǎng)牛身上都留有它的基因。因此一些歐洲科學(xué)家認(rèn)為,既然現(xiàn)在大部分家養(yǎng)牛身上都有其基因,如果大量繁育它們,再挑選具有歐洲野牛特征的繼續(xù)繁育,就可以不斷地培育出越來越接近其老祖宗的牛來。
當(dāng)然,反向繁育需要漫長(zhǎng)的過程,得到的物種隨機(jī)性也很強(qiáng)。而早期的克隆方法除了成功率低外,也不是對(duì)所有動(dòng)物都適用,比如鳥類,后者的胚胎是在卵殼里發(fā)育的,很難應(yīng)用上早期的克隆技術(shù)。不過,切奇研究出了另一種思路,這就是基因測(cè)序技術(shù)。
“簡(jiǎn)單地說,我們可以拿滅絕物種的DNA和相近的現(xiàn)存物種的DNA做比較,然后,把滅絕物種的DNA片段替換到現(xiàn)存物種的細(xì)胞DNA上面去。然后,再用這些混合細(xì)胞進(jìn)行克隆,經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的培育后,出來的動(dòng)物就有了足夠的滅絕物種的DNA,也會(huì)跟滅絕物種很相似了。”切奇目前正和美國加州的非營利組織Long Now Foundation(下稱LNF)合作,進(jìn)行一個(gè)名為Revive & Restore(下稱RR)的“反滅絕”項(xiàng)目。他們著手恢復(fù)的第一個(gè)滅絕物種是旅鴿。
在19世紀(jì)之前,這種鳥類在美國到處都是,它們成群結(jié)隊(duì)飛過一座城市時(shí),就像大片烏云籠罩過來,離開時(shí)則在大街小巷留下厚厚一層鳥糞。人們做夢(mèng)也想不到數(shù)量這么多的物種也會(huì)滅絕。但隨著森林棲息地的破壞和人類的捕獵,到了1914年,最后一只野生旅鴿被一個(gè)男孩用BB槍打下來后,這個(gè)物種宣告滅亡。
在鳥類學(xué)家的幫助下,RR項(xiàng)目組找到了保存在博物館的1500只旅鴿標(biāo)本,并從它們身上提取了DNA?!皬臉?biāo)本上提取的DNA質(zhì)量并不太高,”喬治·切奇承認(rèn),“但這些標(biāo)本上保存著大量的DNA片段,通過把它們排序組合,我們就可以大致描繪出旅鴿的基因組。然后,我們可以復(fù)制出一樣的DNA序列,比如說決定旅鴿長(zhǎng)尾巴的片段,將它們連接到普通野鴿的干細(xì)胞基因組上,再讓這些含有仿造基因組的干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成胚細(xì)胞,也就是卵子和精子的初期形式。”
將改造過的胚細(xì)胞植入野鴿卵內(nèi)后,它們會(huì)發(fā)育成胚胎的性器官。孵出的雛鳥看起來還是跟普通野鴿一樣,但它們體內(nèi)的精子或卵已經(jīng)帶上了旅鴿的DNA。雛鳥長(zhǎng)大和交配后,育出的下一代就會(huì)表現(xiàn)出明顯的旅鴿特征了。這樣一代一代培育下去,科學(xué)家最終能得出非常接近旅鴿的物種。
盡管到目前為止,切奇和同事還沒能描繪出整個(gè)旅鴿的基因組,但他們已經(jīng)有了相當(dāng)大的收獲,成功只是時(shí)間和金錢上的問題。從理論上說,這種方法幾乎對(duì)所有物種都適用。也就是說,即使韓國科學(xué)家們?cè)趯ふ铱寺∶歪锵蟮募?xì)胞核上遇到了困難,復(fù)活猛犸象還是有可能的,只要他們將它的基因組盡可能地描繪和重建,再由亞洲象培育轉(zhuǎn)化出來就行了。
但是,我們準(zhǔn)備好了重新迎接這些動(dòng)物了嗎?如果人類掌握了復(fù)活已滅絕生物的技術(shù),會(huì)不會(huì)像打開了一個(gè)潘多拉魔盒,將地球最終變成一個(gè)失控的動(dòng)物園,就像《侏羅紀(jì)公園》所描述的那樣?
LNF的發(fā)起人斯蒂沃·布蘭德近期參加了TED和《美國國家地理》合辦的論壇。當(dāng)介紹他們發(fā)起的RR項(xiàng)目時(shí),他說:“我們希望恢復(fù)的物種,都是由于人類的活動(dòng)而滅絕的,因此這只是在彌補(bǔ)人類對(duì)地球帶來的破壞而已。有人認(rèn)為克隆技術(shù)是試圖將人類變成上帝,是違背自然規(guī)則的,但不要忘了,我們?cè)诮o其他物種帶來滅頂之災(zāi)時(shí),已經(jīng)在把自己當(dāng)成上帝了?!?/p>
RR項(xiàng)目聯(lián)合全球的生物學(xué)家、環(huán)境學(xué)家、基因?qū)W家等,列出了一張“有復(fù)活可能性”的物種列表,里面包括:歐洲野牛、西班牙羱羊、美國栗木、塔斯馬尼亞虎、加州兀鷲,以及猛犸象。在評(píng)選的標(biāo)準(zhǔn)中,“復(fù)活的可操作性”、“物種重生的必要性”、“它是否可以回到野生環(huán)境中生存”等都是重要的考慮因素。
在這些專家看來,恢復(fù)滅絕物種,保持生物的多樣性不僅是生態(tài)問題,也涉及到醫(yī)療領(lǐng)域。許多藥劑的配方就是從大自然中得來的,而有些動(dòng)物的奇特屬性,也許可以幫助人類找到解決某些醫(yī)療難題的方法(比如不孕或艾滋?。?。
也有人質(zhì)疑這種做法的必要性:“保護(hù)瀕危物種無疑是非常緊急的,但恢復(fù)已經(jīng)滅絕的物種真的有必要嗎?”紐約石溪大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家約翰·韋恩斯認(rèn)為,“在我看來,我們投入了大量的資金,最終也只帶回屈指可數(shù)的幾種動(dòng)物,這筆錢和精力是不是更應(yīng)該花在已有物種的發(fā)現(xiàn)和保護(hù)上?”
但反滅絕項(xiàng)目的支持者不這么看:“恢復(fù)物種的研究,實(shí)際上也能幫助科學(xué)家找到保護(hù)物種的新方法,尤其是一些物種的自身繁殖能力已經(jīng)很差的時(shí)候。另外,克隆技術(shù)在最開始肯定是耗資巨大的,等它們的成功率穩(wěn)定后,成本將會(huì)大大降低?!?/p>
還有其他問題。單是復(fù)活一兩只動(dòng)物,不代表復(fù)活了整個(gè)種群。假設(shè)揚(yáng)子鱷哪天滅絕之后,被重新克隆出來,但放回長(zhǎng)江后它還是無法在重污染的水中存活,那又有什么意義呢?再假設(shè),如果旅鴿種群被恢復(fù)了,而且成功找到了適合棲息的森里,但它們會(huì)不會(huì)帶來一種罕見的病毒,威脅到另一種生物群呢?
這是個(gè)更為復(fù)雜的問題,但仍有不少科學(xué)家表示樂觀?!?2000年前,西伯利亞曾是猛犸象和許多大型草食哺乳動(dòng)物的天堂。那時(shí)候,這是一片郁郁蔥蔥的草原,而不像現(xiàn)在布滿了凍土和苔蘚?!彼_哈共和國的生態(tài)學(xué)家齊莫伏(Sergey Zimov)一直認(rèn)為,這不是巧合,動(dòng)物和環(huán)境是互相塑造的?!罢敲歪锵蠛推渌巢輨?dòng)物的不斷翻踏,保持了這片土地的松軟,動(dòng)物排泄物也成了草地最好的養(yǎng)分。當(dāng)動(dòng)物們消失后,苔蘚和寒冷才將這片土地變成了凍土荒原。”
最近幾年,他已經(jīng)嘗試把馬、麝香牛和其他大型食草動(dòng)物帶回西伯利亞,建起一座他稱為“更新世公園” (Pleistocene Park)的生態(tài)園?!叭绻歪锵笠材茉谀抢镒杂陕?,我會(huì)非常開心。不過這可能要等我的孫子輩才能看到了,猛犸象的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)著呢?!?/p>
理論上來說,我們能復(fù)活的都是最近幾萬年之內(nèi)死去的動(dòng)物,因?yàn)樗鼈冎辽倌芰粝乱恍┩暾募?xì)胞,或是古老的DNA讓我們重建整個(gè)動(dòng)物的基因組。但目前人類能找到的恐龍遺骸都是化石,你知道,石頭是沒有辦法被克隆的,里面提取不出可恢復(fù)的DNA。同樣,我們也沒有找到吸過恐龍血又被包進(jìn)琥珀的蚊子。
——RR的帶頭人斯蒂沃·布蘭德
西班牙羱羊
到目前為止,唯一成功再造的滅絕物種。1999年,最后一只比利牛斯北山羊在西班牙死去,該物種被宣布已滅絕。2009年,科學(xué)家利用保存的最后一只比利牛斯北山羊的DNA克隆了一只新生的羊(與克隆多莉的方法類似),但出生后幾分鐘就死于肺病。
南歐產(chǎn)的一種野生羊,在世界上現(xiàn)今僅存1000只左右,分布區(qū)為科西嘉、薩丁尼亞和塞浦路斯,已成瀕危品種。意大利特拉摩大學(xué)在2000年成功克隆出幾只,但出生6個(gè)月后去世。
棲息于柬埔寨、老撾、中國等地的亞洲熱帶林地。由于人類侵占了它們的野生棲息地,它們的數(shù)量正在減少。2001年在美國愛荷華州,一頭美國牛產(chǎn)下了一頭被稱為“諾亞”的克隆野牛。諾亞最初表現(xiàn)出了良好的狀態(tài),出生后12小時(shí)內(nèi),能夠獨(dú)自站立。但在出生48小時(shí)后,諾亞就因患上腸道疾病而??死亡了。
別名白臀野牛,主要分布在東南亞的野生牛種,被世界自然保護(hù)聯(lián)盟列為受到“嚴(yán)重威脅”的物種,過去15年至20年里減少了約85%。2003年,美國研究人員利用冷凍20多年的爪哇野牛皮膚細(xì)胞成功克隆出了兩頭爪哇野牛。克隆小牛的遺傳物質(zhì)來自圣地亞哥動(dòng)物園瀕危物種繁殖中心。
又稱草原狼或叢林狼,是北美獨(dú)有的一種犬科食肉動(dòng)物,與狼是近親,廣布于阿拉斯加到巴拿馬。被世界自然保護(hù)聯(lián)盟列在瀕危物種“紅名單”中。2011年,韓國科學(xué)家黃禹錫團(tuán)隊(duì)成功克隆出8只郊狼。他們將郊狼的細(xì)胞去除核后移植于狗的卵子里,屬于一種異種克隆技術(shù)。
澳大利亞的科學(xué)家2013年報(bào)告,他們嘗試復(fù)活一種奇異的蛙類。這種蛙類大約在25年前滅絕。目前,他們只培育出了早期胚胎,而這些胚胎都未能存活下去。
被世界自然保護(hù)聯(lián)盟列入“紅名單”中的瀕危和近危物種,正被巴西農(nóng)業(yè)研究公司 (Embrapa) 和Brasilia Zoological Garden研究克隆。
曾經(jīng)是世界上最常見的一種鳥類。據(jù)估計(jì),過去曾有多達(dá)五十億只的旅鴿生活在美國。由于被人類大量食用而滅絕,絕種年份在1914年。
隨著美洲原始森林的大量消失,瀕臨滅絕,被列入《世界自然保護(hù)聯(lián)盟》于 2008年瀕危物種紅色名錄ver 3.1。
也叫金狨,是卷尾猴科的一種新世界猴。原產(chǎn)于巴西的大西洋沿岸地區(qū)。目前為瀕危動(dòng)物,野生金獅面狨大約還有1000只,圈養(yǎng)數(shù)量為500只。