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哈佛教授瘋狂計劃:基因編輯復活猛獁象,順便保護瀕危物種

編輯:David

【新智元導讀】

如何復活已經滅絕的動物?用DNA拼一個!比如一頭遠古猛獁象。

讓已經滅絕的動物活過來,這事真的可能嗎?

對於研究 「消除滅絕」問題的研究人員來說,他們做的正是這個。今年3月,發表在《當代生物學》上的一篇論文正印證了這一點。

哥本哈根大學的基因組學研究員和教授托馬斯-吉爾伯特(Thomas Gilbert)帶領一個研究團隊,透過對聖誕島鼠的基因組進行測序,測試了「消除滅絕」的可行性,這種小鼠在19世紀末到20世紀初滅絕。

當然,人死不能復生,動物也是一樣。

這個聽上去有點滲人的研究,簡單來講,就是儘可能完整地復原已經滅絕的動物的基因組,實現在DNA層面上把要「復活」的古代動物重新造出來。

吉爾伯特表示,現在他這個研究就反映了「消除滅絕」中最理想的狀況。文中的聖誕島鼠滅絕的時間距今不久,DNA樣本相對較新,而且儲存完好。

另外,滅絕的老鼠與現存的棕色挪威鼠親緣關係非常密切,而後者有豐富的DNA參考資料。

從研究難度上來看,「復活」這種小鼠,要比「復活」滅絕年代更久遠的叢林貓簡單多了,更不用說恐龍了。

然而,雖然理論上是這樣,科學家們做出了最大的努力,也無法恢復聖誕島鼠的近5%的基因組。許多缺失的基因與免疫和嗅覺有關,這是兩個非常重要的功能。

吉爾伯特表示:「不僅僅是那些無關緊要的東西,很多東西都找不回來了,因此,最終得到的東西與滅絕的東西可能是完全不同的。」

儘管吉爾伯特團隊的研究結論有新觀點,但在許多方面仍與許多科學家長期以來所理解的東西一致。

加州大學聖克魯茲分校的生態學和進化生物學教授貝絲·夏皮羅說:

「關於消除滅絕的最大誤解就是,這個目標能實現。」

本-諾瓦克(Ben Novak)是 「復興與恢復」組織的首席科學家,該組織是「消除滅絕」的前沿非營利組織之一,他欣然認同了夏皮羅的觀點。

「你永遠不可能讓已經滅絕的生物活過來。」

但是,對於Novak和其他大多數消除滅絕現象的研究人員來說,創造一個與已滅絕動物功能上的「替代物」,並不成問題,這正是「消除滅絕」組織的主要目標。

實際上,大多數研究人員並不是為了復活一個有魅力的遠古動物,把它放到動物園裡供人觀賞。

相反,這些研究的主要目的是教育或生態保護,創造出這些遠古動物的「替代品」,比如填補這些動物的滅絕在生態系統中留下的空白,或者挽救瀕危物種,提高瀕危動物的種群數量。

「拼」出一個基因組

「消除滅絕」是一個艱鉅的挑戰,這個挑戰從DNA開始。

在《侏羅紀公園》小說和電影中,可以從儲存在琥珀中的蚊子身上提取到6500多萬年前的恐龍DNA。但在現實生活中,DNA太脆弱了,無法存活那麼久。它的半衰期只有大約521年。

即使是在最近滅絕的物種留下的儲存完好的組織中,所包含的DNA也常常是零碎的。

Novak表示:「由於這些DNA碎片非常細小,所以不可能像拼圖一樣把它們重新組合起來,拼成它們曾原來的樣子」。

特別是,在重建的染色體上,基因的順序並不總是很清楚。這些細節很重要,因為對活著的物種的研究表明,基因順序的輕微改變,就可以對動物行為和其他性狀產生重大影響。

研究人員通常使用一種與已滅絕動物密切相關的物種的基因組作為指導,但這種方法有侷限性。

Novak表示:「即使我們能得到它100%的遺傳密碼,我們仍然會創造出一種生物體,它的基因順序和染色體數量與它的活體親屬相同。正如吉爾伯特的新工作所表明的那樣,接近所有的遺傳密碼可能往往是不可能的。

許多滅絕的物種讓生物學家感到好奇,但並不是所有滅絕的物種都適合於消除滅絕的努力。上圖(左上角起,順時針方向)所示為現已經滅絕的泰拉卡犬、誇加、聖誕島鼠和渡渡鳥。

復活遠古猛獁象,正在路上

吉爾伯特的研究表明,透過基因工程來「消除滅絕」的困難所在,而這是哈佛大學遺傳學教授喬治·丘奇等研究人員所青睞的方法,目前他正在領導一個旨在使史前時代的猛獁象復活的研究專案。

這個專案由丘奇參與共同創立的公司 Colossal 推進,旨在使用 CRISPR 編輯現有亞洲象的基因組,從而再造一頭這種亞洲象。

從這個意義上說,這種生物與猛獁象非常相似,但其實更像是象和猛獁象的混合體。

實際上,丘奇的實驗室多年來一直在推進這個專案。而且公司已經成功說服了投資者,這個復活猛獁象的瘋狂專案真的可以成真。

2021年9月,Colossal 的「復活猛獁象」專案獲得由傳奇娛樂公司前執行長托馬斯·圖爾 (Thomas Tull) 領投的 1500 萬美元種子輪融資。

該輪融資包括來自 Breyer Capital、Global Space Ventures、Climate Capital、Winklevoss Capital、Liquid2 Ventures、Capital Factory、Tony Robbins 和 First Light Capital 等機構和個人的投資。

「這個專案可能完全改變我們對現代遺傳學的理解,同時開發創新技術,不僅有可能讓已經消失的物種回來,而且將推動整個行業的發展,」參投的Tony Robbins說。「我很自豪能參與這項投資。」

更大的目標:拯救瀕危物種

目前大約有 100 萬種植物和動物物種面臨滅絕威脅。

Colossal 這個專案如果成功,就說明已經開發出重新讓最近滅絕的生物「復活」,甚至可以實行「基因拯救」以阻止滅絕。

所謂「基因拯救」是透過基因編輯,在瀕危種群中增加遺傳多樣性的過程。在某些情況下,甚至可以透過克隆新個體,來建立更廣泛的基因庫。

目前已經有一些證據表明這是可能實現的。2021 年 2 月,一隻名叫伊麗莎白·安(Elizabeth Ann)的黑足雪貂成為第一個原產於北美的克隆瀕危物種。她是從 1988 年收集的冷凍組織樣本中的 DNA 中克隆成功的。

在山中

的猛獁象的 3D 渲染圖

讓滅絕的動物重新復活,可能有助於應對氣候變化的後果,但並不能解決根本問題。只要氣候變化的人類驅動因素仍然存在,之前因氣候變化而滅絕的新生生物就沒有太大存活的希望;事實上,氣候波動正是巨型動物首先滅絕的原因之一。

而且,重新復活已滅亡的物種,可能會給生態系統帶來嚴重不良後果,如傳播新疾病、擠佔現有物種的空間、改變生態圈的實際情況等(畢竟,大象堪稱「生態系統工程師」)。

在Colossal另一位共同創始人拉姆的角度來看,這個龐大的專案類似一個登月計劃。

為了實現最終的目標,他們必須開發專門的其他中間技術,而這些中間技術可以授權出去,或出售給潛在買家。

「這個專案與真正的登月計劃——阿波羅計劃很像。當年阿波羅計劃進行時,期間誕生了一系列新技術。如 GPS、網際網路和半導體技術。所有這些技術都是非常容易變現的。」他說。

簡而言之,這個「猛獁象復活」專案更像是一個開發大量智慧財產權的孵化器。拉姆指出,這其中可能包括人造子宮、以及基於 CRISPR 的其他應用等。

其中目前不少專案仍將面臨巨大的科學上的障礙——現有的人造子宮專案甚至還沒有進入人體試驗階段——但克服這些障礙可能比復活猛獁象的大目標更容易實現。

對於這個雄心勃勃的「復活猛獁象」工程,吉爾伯特表示,「最後即使復活了一頭象,也肯定不是猛獁象。得到的可能會是一隻可以在寒冷中生活的 「毛象」。

另一位研究人員夏皮羅則表示,「我對這類研究感到興奮的原因,不是因為我認為我們真的會得到一頭猛獁象,我認為是這個目標是實現不了的,但在我們努力的過程中,確實可以為保護現有的活的物種,促進生態多樣化發揮重大作用。」

參考資料:

https://techcrunch。com/2021/09/13/how-colossal-sold-investors-on-a-quest-to-resurrect-a-woolly-mammoth/

https://www。cnbc。com/2021/09/13/geneticist-george-church-gets-funding-for-lab-grown-woolly-mammoths。html

https://www。quantamagazine。org/why-de-extinction-is-impossible-but-could-work-anyway-20220509/