為什么我們無(wú)法復(fù)活猛犸象？

【編者按】

數(shù)萬(wàn)年來(lái)，我們一直在影響、改變甚至可以說(shuō)是操縱著周圍的生物。我們獵殺它們，讓群落和生態(tài)系統(tǒng)重新洗牌；我們馴化動(dòng)植物，通過(guò)育種來(lái)滿足人類的需求。隨著人類越來(lái)越多地接管地球，一些物種瀕危甚至滅絕，維系生命的土地和水源都出現(xiàn)了問(wèn)題。于是我們制定了保護(hù)野生動(dòng)物和環(huán)境的規(guī)則，試圖替它們尋找棲息地、食物，甚至干涉它們的繁殖。

我們還掌握了生物技術(shù)——用一頭公牛就可以繁衍出數(shù)千只小牛；基因改良作物能夠抵抗病蟲害，增加糧食產(chǎn)量，減少殺蟲劑的使用；瀕危物種的演化軌跡可以被改變，我們甚至在試著復(fù)活猛犸象；工程菌可以用來(lái)解決太平洋垃圾帶的問(wèn)題；抗蜱小鼠和抗瘧疾蚊子可以消除困擾我們和其他物種的特定疾病。

當(dāng)今世界最主要的演化力量掌握在人類手中，我們是捕獵者、破壞者，也是保護(hù)者、創(chuàng)造者。如今我們正站在懸崖邊，在未來(lái)幾十年間做出的決定，將會(huì)決定人類自身和其他物種的未來(lái)命運(yùn)。手握利器，我們?cè)摵稳ズ螐模俊稇已逻叺脑煳镎摺芬粫噲D通過(guò)追溯人類利用科技創(chuàng)新重塑自然的歷史，找到一個(gè)答案。本文摘編自該書第七章。

包括我在內(nèi)的大多數(shù)從事古DNA領(lǐng)域研究的人，都習(xí)慣于提出關(guān)于去滅絕領(lǐng)域的問(wèn)題，去滅絕這個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)源于利用生物技術(shù)復(fù)活滅絕物種的想法。我們做到了嗎？如果沒有，離科學(xué)家實(shí)現(xiàn)它還有多遠(yuǎn)？去滅絕到底是怎么進(jìn)行的？我的答案總是一樣的：不，我們還沒做到，而且很可能不會(huì)很快發(fā)生?，F(xiàn)在復(fù)活與之前一模一樣的滅絕生物還是不可能的，而且可能永遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。但有朝一日，生物技術(shù)或許能讓我們復(fù)活滅絕物種的一部分，比如還原一些已滅絕的性狀。例如，科學(xué)家可以編輯大象的DNA，把猛犸象的一些基因加進(jìn)大象基因組，讓大象擁有長(zhǎng)毛和厚脂肪層，然后就能在北極的冬天生存。有些人可能會(huì)修改斑尾鴿的基因，讓它們的羽毛顏色和尾巴形狀更像旅鴿。但是，這些被編輯過(guò)的大象和斑尾鴿還是原本意義上的猛犸象和旅鴿嗎？我不這么認(rèn)為。

為什么我們無(wú)法復(fù)活滅絕物種？有很多原因?qū)е潞芫靡郧皽缃^的物種難以復(fù)活，從需要攻克的技術(shù)難題，到操縱物種的倫理問(wèn)題，再到將去滅絕物種放歸到合適的地方——它們的棲息地可能已經(jīng)在數(shù)萬(wàn)年前消失了。一些技術(shù)問(wèn)題有可能被解決，比如編輯鳥類的生殖細(xì)胞系，或者將大象胚胎移植給圈養(yǎng)母體。但是另一些問(wèn)題不太可能被解決，像是重建披毛犀的腸道微生物群落，或者找到大海牛的代孕母親。

首先，我們來(lái)看看猛犸象。據(jù)我所知，目前有三個(gè)研究組在致力于復(fù)活猛犸象。其中兩個(gè)組希望利用克隆的方法復(fù)活猛犸象，這兩個(gè)組分別由韓國(guó)秀巖生物科技研究基金會(huì)的黃禹錫和日本近畿大學(xué)的入谷明領(lǐng)導(dǎo)?？寺〖夹g(shù)最著名的結(jié)果就是多利羊的誕生。因?yàn)榭寺⌒枰罴?xì)胞，黃禹錫希望可以從冰凍猛犸象木乃伊中找到活著的細(xì)胞，（多虧了全球變暖）這些木乃伊正從西伯利亞永久凍土中融化出來(lái)。他向人們收取10萬(wàn)美元來(lái)幫忙克隆他們的寵物犬，以此支持自己的猛犸象項(xiàng)目，把這些錢付給俄羅斯黑手黨，以獲得最新發(fā)掘的猛犸象組織標(biāo)本。這個(gè)方法的問(wèn)題是，沒有任何活細(xì)胞被保存在冰凍木乃伊中，因?yàn)榧?xì)胞在個(gè)體死亡后立即開始衰敗。入谷明的團(tuán)隊(duì)知道發(fā)現(xiàn)活的猛犸象細(xì)胞不太可能，所以他們轉(zhuǎn)而求助分子生物學(xué)技術(shù)來(lái)復(fù)活猛犸象細(xì)胞，或者至少讓細(xì)胞狀態(tài)接近可以被克隆的程度。入谷明計(jì)劃利用小鼠卵細(xì)胞中演化出來(lái)用于修復(fù)破損DNA的蛋白質(zhì)，去重建猛犸象細(xì)胞中的DNA。2019年入谷明團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇學(xué)術(shù)論文，在論文中描述了他們?cè)噲D用保存完好的猛犸象木乃伊Yuka的細(xì)胞進(jìn)行這種嘗試。盡管大眾媒體宣稱這篇論文標(biāo)志著猛犸象將被復(fù)活，但實(shí)際上文章的數(shù)據(jù)指向了完全相反的結(jié)果。相比于其他猛犸象木乃伊的細(xì)胞，Yuka細(xì)胞處于一種非常好的狀態(tài)，但是小鼠蛋白質(zhì)未能很好地修復(fù)細(xì)胞DNA。猛犸象還是不能被克隆，因?yàn)槊歪锵蠹?xì)胞都死亡了。

第三個(gè)參與猛犸象復(fù)活的研究組是由喬治·丘奇領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué)韋斯研究所團(tuán)隊(duì)，鑒于最后的猛犸象已于3000多年前死亡，找到活的猛犸象細(xì)胞是不可能的。但丘奇并不認(rèn)為這是阻止復(fù)活猛犸象的原因。他指出，和猛犸象近乎一樣的細(xì)胞現(xiàn)在可以無(wú)限供應(yīng)，就是亞洲象細(xì)胞，目前可以在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)，而且利用合成生物學(xué)技術(shù)可以把類似猛犸象的細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲拿歪锵蠹?xì)胞。為此，丘奇啟動(dòng)了一個(gè)項(xiàng)目，利用CRISPR技術(shù)一點(diǎn)兒一點(diǎn)兒地改變亞洲象細(xì)胞的基因組，直到細(xì)胞基因組能夠與猛犸象基因組相匹配。

把大象基因組轉(zhuǎn)變?yōu)槊歪锵蠡蚪M，這項(xiàng)任務(wù)非常艱巨，因?yàn)閬喼尴蠛兔歪锵蟮倪z傳譜系早在500萬(wàn)年前就分道揚(yáng)鑣了。有一些保存完好的猛犸象遺骸被發(fā)掘出來(lái)，古DNA科學(xué)家有機(jī)會(huì)從這些保存完好的化石中拼湊出猛犸象的全基因組。比對(duì)猛犸象和亞洲象的基因組，結(jié)果顯示這兩種基因組的區(qū)別約為100萬(wàn)個(gè)遺傳變異?，F(xiàn)在，還沒有任何一種基因編輯技術(shù)能夠同時(shí)進(jìn)行100萬(wàn)次編輯。而且，同時(shí)進(jìn)行大量編輯，也意味著同時(shí)對(duì)基因組的很多位點(diǎn)進(jìn)行物理破壞，這很可能會(huì)造成災(zāi)難性的后果，讓細(xì)胞無(wú)法恢復(fù)。此外，每處編輯或者每組編輯都需要個(gè)性化的編輯方式，如果一次性把所有的編輯工具導(dǎo)入細(xì)胞，很顯然結(jié)果會(huì)亂七八糟。目前，丘奇團(tuán)隊(duì)一次僅進(jìn)行一處或者有限的幾處編輯，確保這些編輯結(jié)果正確后，再進(jìn)行下一輪編輯。此前，丘奇告訴我，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)大約進(jìn)行了50處編輯，在這些位點(diǎn)把大象的基因替換成猛犸象的基因，大象細(xì)胞正在一點(diǎn)點(diǎn)兒地向猛犸象細(xì)胞靠近。如今丘奇團(tuán)隊(duì)擁有一些活細(xì)胞，如果克隆這些細(xì)胞，那么它們將包含一些產(chǎn)生猛犸象性狀的基因。不過(guò)這不是猛犸象，只是某種程度上的類猛犸象。

丘奇的類猛犸象細(xì)胞能夠被克隆嗎？自2003年多利羊被首次克隆以來(lái)，克隆技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，尤其是用在家養(yǎng)動(dòng)物上，例如羊和牛。但是對(duì)于其他物種而言，還需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)弄清楚一些必要的細(xì)節(jié)，比如：何時(shí)、如何收集卵子，怎樣構(gòu)建一個(gè)適合早期胚胎發(fā)育的環(huán)境，何時(shí)能夠把胚胎移植到代孕母體內(nèi)。不過(guò)最大的壁壘還是重編程步驟，在這個(gè)過(guò)程中，體細(xì)胞需要忘記自己原本是什么細(xì)胞，變成能夠分化成任何細(xì)胞的類型，然后才能發(fā)育成一個(gè)完整的動(dòng)物體。即使是科學(xué)家經(jīng)?？寺〉奈锓N，這一步驟的成功率也很低，很少超過(guò)20%。

大象從來(lái)沒有被克隆過(guò)，一個(gè)原因是并沒有克隆大象的市場(chǎng)需求?？寺〖茵B(yǎng)動(dòng)物的市場(chǎng)正在增長(zhǎng)。生物技術(shù)公司博雅基因正在天津建設(shè)?？寺」S，聲稱每年將生產(chǎn)100萬(wàn)頭和牛，能夠滿足日益增長(zhǎng)的中國(guó)牛肉市場(chǎng)需求。黃禹錫的秀巖生物科技可以克隆寵物狗，還有位于得克薩斯州斯德伯克的動(dòng)物克隆公司ViaGen Pets，也可以克隆寵物狗和寵物貓，甚至是寵物馬。甚至有些人正急著克隆自己的寵物大象。

然而，實(shí)際上我們可能無(wú)法克隆大象。大象是大型動(dòng)物，有著和它體型相配的大型生殖系統(tǒng)。這讓克隆的關(guān)鍵部分變得復(fù)雜，比如采集用于核移植的卵子和把發(fā)育中的胚胎移植到代孕母體中，因?yàn)榇笙笤谠衅跁?huì)重新長(zhǎng)出“處女膜”（這層膜上有很小的開口，能夠允許大象精子通過(guò)，但對(duì)大象胚胎來(lái)說(shuō)可能是重要的甚至是決定性的屏障）。同時(shí)，亞洲象也瀕臨滅絕，這意味著如果科學(xué)技術(shù)有朝一日能夠達(dá)到這個(gè)目的，可能更理想的用途是培育更多的大象。

即便有一天，克隆猛犸象在技術(shù)上（和道德上）都是可行的，但是象媽媽能否誕下足月的猛犸象幼崽也不得而知。500萬(wàn)年是一段漫長(zhǎng)的演化時(shí)間，100萬(wàn)個(gè)變異也是DNA之間存在的巨大差異。事實(shí)上，猛犸象與亞洲象的演化距離，與人類和黑猩猩之間的差異相當(dāng)。很難想象黑猩猩媽媽可以把人類嬰兒懷到足月，猛犸象和亞洲象的情況也是如此。

一些跨物種的代孕已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了，這樣演化距離可能也不再是游戲終結(jié)者。家犬可以誕下克隆狼幼崽，家貓可以誕下健康的克隆亞非野貓幼崽，家牛也可以誕下克隆印度野牛幼崽。這項(xiàng)研究證實(shí)了大家長(zhǎng)久以來(lái)的想法：跨物種克隆涉及的兩個(gè)物種親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，克隆各個(gè)步驟的成功率也就越低。迄今為止，跨物種克隆涉及的親緣關(guān)系最遠(yuǎn)的兩個(gè)物種是單峰駝和雙峰駝，兩者在400萬(wàn)年前分道揚(yáng)鑣。盡管兩者經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的獨(dú)自演化時(shí)間，但2017年一頭家養(yǎng)單峰駝?wù)Q下了一頭克隆雙峰駝?dòng)揍?。這對(duì)于雙峰駝來(lái)說(shuō)是一個(gè)好消息，因?yàn)樗鼈兪乾F(xiàn)今最為瀕危的大型哺乳動(dòng)物之一。而且這對(duì)整個(gè)生物保護(hù)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)也是一個(gè)好消息，讓人們意識(shí)到克隆技術(shù)是一種可行的手段，能夠更大范圍地恢復(fù)瀕危物種。

迄今為止唯一成功的去滅絕物種，也是利用了跨物種克隆。2003年，一只庇里牛斯山羊（也被稱為布卡多羊）的幼崽出生了，當(dāng)時(shí)這個(gè)物種已滅絕三年了。這種羊是西班牙羱羊的一個(gè)亞種。四年前，西班牙阿拉貢政府狩獵、漁業(yè)和濕地管理部門負(fù)責(zé)人阿爾貝托·費(fèi)爾南德斯–阿里亞斯領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)收集了最后一只布卡多羊塞莉婭的細(xì)胞，并且快速冷凍保存，以避免DNA損傷。費(fèi)爾南德斯–阿里亞斯和他的團(tuán)隊(duì)在接下來(lái)的幾年里制定了一套方案來(lái)復(fù)活布卡多羊。首先，他們?cè)噲D得到一些野生西班牙羱羊的卵子用于克隆塞莉婭的細(xì)胞，但是野生羱羊?qū)θ祟惙浅＞?，而且擅長(zhǎng)逃跑，因此實(shí)驗(yàn)失敗了。不過(guò)幸運(yùn)的是，他們還是從家山羊身上獲得了卵子。他們把卵子中山羊的DNA替換成塞莉婭冷凍體細(xì)胞DNA，然后將57個(gè)經(jīng)過(guò)替換的卵子移植到代孕母體中，這些代孕母體是家山羊和西班牙羱羊的雜交后代。有7只代孕母羊成功受孕，但是只有一只布卡多羊幼崽成功地出生了。不幸的是，克隆布卡多羊幼崽存在肺部畸形，可能是復(fù)雜的克隆過(guò)程導(dǎo)致的，它僅僅存活了幾分鐘。雖然現(xiàn)在利用塞莉婭細(xì)胞復(fù)活布卡多羊的計(jì)劃暫時(shí)擱置，但還留著一些塞莉婭的凍存細(xì)胞。

即使有朝一日科學(xué)家克服了這些技術(shù)障礙，將大象基因組編輯成猛犸象基因組，然后利用大象作為代孕母體，但胚胎在代孕母體中的發(fā)育過(guò)程本身，就可能是復(fù)活猛犸象的技術(shù)壁壘?？寺∶歪锵髲拇笙竽赣H那里出生（或者從人造子宮出生，這是喬治·丘奇解決克隆大象的首選方案），它們看起來(lái)可能像猛犸象。所有人都知道同卵雙胞胎，我們也都知道DNA在決定外貌這件事上舉足輕重。但是，雙胞胎的兩個(gè)人是不可互換的。不同的經(jīng)歷、壓力、飲食和

環(huán)境塑造了兩個(gè)完全不一樣的人?？寺∶歪锵笥揍虒⒈┞对诖笙蟮漠a(chǎn)前發(fā)育環(huán)境中，被大象撫養(yǎng)，被飼喂大象食物，擁有大象的腸道微生物群，它們會(huì)像猛犸象還是大象呢？

當(dāng)然，如果最終的目標(biāo)是創(chuàng)造一頭具有猛犸象特征的大象，那么這一切都不重要了，或許我們想要的僅僅是這樣。但是，如果我們想要?jiǎng)?chuàng)造一頭真正意義上的猛犸象，就需要?jiǎng)?chuàng)造猛犸象從受孕到死亡的所有環(huán)境。很遺憾，這些環(huán)境消失了。

《懸崖邊的造物者》，[美]貝絲·夏皮羅著，撖靜宜譯，鸚鵡螺｜中信出版集團(tuán)2022年12月。