● 带有猛犸基因的长毛鼠
最近,一家致力于复活猛犸象(Mammuthus primigenius)、渡渡鸟等灭绝物种的生物技术公司Colossal Biosciences 发表了一篇论文(未经同行评审),介绍他们培育出了与猛犸象具有相似基因突变的“猛犸长毛鼠(Colossal Woolly Mouse)”。
3900 年前,最后一头猛犸象消失,还好它们的尸体在冻土中保存得还不错,能从中测出基因。研究团队将121 头猛犸象的基因组数据与它现存最近的亲戚亚洲象做基因对比。最终锁定了一批导致猛犸象毛发蓬松、额外脂肪储存等可能会影响猛犸象耐寒能力的基因突变。其中大部分与毛发有关,例如毛发的长度、颜色和质地。
虽说他们的最终目标是改造现存大象的胚胎,借亚洲象或非洲象的肚子生出一只“猛犸象” ,但由于大象的妊娠时间很长,而且相关实验伦理问题也很大,因此他们只好选择一种相关流程已经非常成熟的实验动物——小鼠。
他们结合使用了CRISPR/Cas9 等三种基因编辑技术,同时对小鼠基因组进行了八次调整,导致七个基因发生了变化。例如,通过破坏一个名为FGF5 的基因,研究小组创造出了毛发超长的小鼠,而对FAM83G、FZD6 和TGM3 的编辑则产生了卷曲的胡须和毛茸茸的毛发。这些长毛鼠的黑色素生成基因也经过了修改,使它们的皮毛从黑色变成了金色。不过,改造脂肪积累基因好像并不成功,小鼠们并没有变胖。
目前,这些小鼠只有几个月大,还需要观察这些突变是否会对小鼠的生育能力和患癌症倾向等方面产生长期影响,另外这些小鼠真的能够像猛犸象一样耐寒吗?
● 阻止“第六次生物大灭绝”
不少科学家认为,我们可能正在经历“第六次生物大灭绝”。在过去2 亿年中,正常情况下每100 年有90 种脊椎动物灭绝,平均每27 年有一种高等植物灭绝,而现在鸟类和哺乳类动物的灭绝速度比这高了100—1000 倍。
世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCN 红色名录)是对物种生存现状最全的名录,其中的784 种已经在近千年内灭绝;有3.8 万种“面临不同程度的灭绝危险”,占目录物种的28%。
与前五次由小行星撞击、超级地幔柱和大规模火山喷发、海水酸化缺氧、气候急剧变化等自然因素引发的大灭绝不同,第六次生物大灭绝主要是由人类活动导致的。
以往的数次大灭绝都破坏了原有生态系统,导致了优势族群更替,让生物圈演化轨迹发生重大改变。如果第六次生物大灭绝继续发展,地球上的生物多样性将遭受严重打击,可能导致生态系统崩溃,进而影响人类存续。
因此保护和恢复地球的生物多样性,阻止大灭绝的态势,不仅是解决现在的问题,还关系到人类的未来。有科学家认为“复活”已经灭绝的生物是恢复生物多样性的一种方法。
● 为何选择猛犸象
猛犸象曾是陆地上最大的哺乳动物,草原猛犸象体重可达12吨,是亚洲象的3 倍。它们之所以长这么大,是因为需要巨大的胃来消化植物。
在气候寒冷的更新世(公元前180 万年至公元前1 万年),亚欧大陆上约有2 亿头猛犸象。据最新研究,人类虽然捕杀了大量猛犸象,但最终导致极寒无人区猛犸象灭绝的却是快速的气候变化,过快的植被变化让猛犸象无法适应。大约3900 年前,西伯利亚的猛犸象彻底灭绝,标志着冰河世纪的结束。历史证明,在气候急剧改变的影响下,没有什么物种是真正安全的。
生物死亡后DNA 会逐渐降解,科学家难以靠收集到那点古DNA 片段拼成连贯的三维基因组。但近年来,科学家在一头5.2 万年前死亡的猛犸象皮肤中发现了近乎完整的染色体。这头猛犸象死后不久在西伯利亚的寒冷环境中自然冻干,导致了组织脱水转变成一种玻璃样状态,让组织中的DNA 分子密集排列且无法移动,从而在纳米尺度上保存了古染色体的亚化石。科学家终于从这里找回了猛犸象相对完整的基因组。
随着科学家拿到猛犸象的完整基因组,复活猛犸象的梦想似乎不再遥不可及。
● 如何复活猛犸象
经过比对,猛犸象与亚洲象的基因组相差约140万个碱基序列,对应着1600 多个蛋白质编码基因。Colosal公司认为他们可能只需要编辑其中数十个基因,将编辑后的细胞核移植到其近亲亚洲象的细胞中,创造出亚洲象- 猛犸象杂合胚胎,然后通过雌性亚洲象代孕或使用人造子宫,产下“猛犸象”。如果这种“猛犸象”能在零下数十摄氏度下生存,外表和行为也像猛犸象,生态位也能替代猛犸象的话,这种动物就是“复活”的猛犸象。然后这些“复活”的猛犸象将会被重新放入自然界。
为了在2028 年“复活”猛犸象,这家公司已经筹集了数亿美元。他们认为培育出长毛小鼠是“复活”猛犸象计划的重大突破。
但一些相关领域的科学家却不这么看,对于现在的生物学家来说,小鼠的基因编辑流程早就非常成熟了,因此长毛小鼠在技术上的突破并不大。更不用说猛犸象和亚洲象有超过1300 万个碱基对不一样,真正离“复活”猛犸象这个梦想还差得远呢。
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