长毛象、渡渡鸟复活有望科学家如何让这6种灭绝物种“死而复生”

逢纪说科技 2024-09-05 01:21:43

科学家正处于让灭绝物种复活的边缘。据““灭绝物种复活””(de-extinction)公司和科学家们称,诸如猛犸象、渡渡鸟和袋狼(又称塔斯马尼亚虎)等象征性物种可能很快就会再次在地球上行走。

“灭绝物种复活”技术的起始步骤和核心过程:

获取已灭绝物种的DNA样本:这是整个过程的起点,科学家需要从已灭绝的物种中取得DNA样本。有时,他们可以获得完整的基因组;有时,只能取得部分基因片段。

基因拼接(必要时):如果只取得部分基因片段,科学家会将这些片段拼接入现存的、与已灭绝物种亲缘关系相近的动物的基因组中。

核转移:这是去灭绝的核心技术。科学家将上述处理过的基因串行植入一个来自现存物种的卵细胞中,并事先去除卵细胞中原有的DNA。

产生基因相似的实例:经过核转移后,卵细胞会发孵化一个新的实例,这个实例在基因上与已灭绝的物种相似。

科学家已经成功复活了至少一个谱系。2003年,西班牙的研究人员通过核转移技术复活了一种名为布卡多(Capra pyrenaica pyrenaica)的贝利牛斯野山羊亚种,该亚种于2000年灭绝。一只布卡多山羊宝宝成功诞生,但由于肺部缺陷,它在出生后仅几分钟内就死亡了。

从那时起,“灭绝物种复活”科学取得了进展,我们可能不到十年就能再次看到一些灭绝的物种。

不论结果如何,以下是科学家们考虑复活的六种灭绝动物。

研究人员认为,猛犸象的灭绝是由于气候变迁、人类影响和近交衰退的共同作用。图片来源:Aunt_Spray/Getty Images

研究人员认为,猛犸象(Mammuthus primigenius)的灭绝是由气候变化、人类影响和近亲繁殖衰退共同造成的。

猛犸象(Mammuthus primigenius)生活在30万到1万年前的最后一个冰河时代(260万到1.17万年前)——虽然有一个小而孤立的种群在弗兰格尔岛上存活到大约4000年前。主要的种群漫游在横跨如今亚洲、欧洲和北美的苔原上。冰河时代末期的气候变化,加上人类狩猎和种群基因多样性的减少,可能导致了猛犸象的灭绝。

北极的永久冻土保存了猛犸象的尸体,甚至保存了它们基因组的3D结构。这意味着科学家可以提取保存完好的DNA,并有可能拼凑出类似于原始动物的基因串行。这将使研究人员能够使用现代象的卵细胞进行核转移,进而产生一个类似于猛犸象的物种。最近的突爆表明,猛犸象的物种复活正在一步步接近实现,总部位于美国的“灭绝物种复活”公司Colossal Biosciences声称将在2028年前诞生首批“猛犸象”宝宝。

渡渡鸟的灭绝是欧洲殖民毛里求斯的直接结果。(图片来源:Daniel Eskridge/Stocktrek Images via Getty Images)

渡渡鸟(Raphus cucullatus)又称毛里求斯愚鸠,是一种大型、不会飞的鸟,是马达加斯加沿海的毛里求斯岛的特有物种。渡渡鸟在17世纪灭绝,渡渡鸟在17世纪因欧洲殖民活动而灭绝,因此成为了人类导致灭绝的象征。根据毛里求斯政府的说法,殖民者在1598年来到毛里求斯,带来了一系列非本地物种,包括老鼠、猫,甚至猴子。这些动物掠夺渡渡鸟的巢穴,偷取鸟蛋和小鸟,在短短几十年内将岛上的鸟类数量减少到临界水准。再加上森林砍伐和人类对渡渡鸟的狩猎,捕食最终导致该物种在1681年灭绝。

今天,渡渡鸟的DNA存活在自然历史博物馆的标本中。2022年,科学家利用保存在丹麦收藏品中的一个保存完好的标本,拼凑了第一个渡渡鸟基因组。但Colossal Biosciences的首席执行官兼联合创始人班·蓝姆(Ben Lamm)告诉Live Science,在在复活该物种之前,还有还有几个障碍需要克服。这些障碍包括需要在渡渡鸟的DNA串行中设计遗传基因多样性以免最终只是复制体的群体。从好的方面来看,蓝姆说,与猛犸象或袋狼相比,孵化渡渡鸟要快得多、容易得多,因为这种鸟的DNA是自足于一个蛋中。

1936年,在博马瑞斯动物园中的最后一只袋狼。图片来源: HUM Images/Universal Images Group via Getty Images

袋狼(Thylacinus cynocephalus),又称塔斯马尼亚虎,是一种像狼一样的食肉有袋动物,背部下方有条纹。它曾经在现在的澳大利亚各地繁衍生息。该物种在3000到2000年前从大陆上消失,但在塔斯马尼亚岛上仍有一个种群存在。在19世纪末,塔斯马尼亚的第一批欧洲移民对袋狼实行了悬赏猎杀,因为人们认为它们是贪婪的牲畜掠食者。随后的杀戮导致袋狼灭绝,最后一只实例于1936年在动物园死亡。

澳大利亚墨尔本大学遗传学和发育生物学教授安德鲁·帕斯克(Andrew Pask)告诉BBC Future,袋狼是“灭绝物种复活”的一个很好的候选者,因为有很多完整的标本可以提取DNA。“每个主要博物馆都希望在他们的收藏中有一个标本,所以全球有数百个样本,其中一些保存得非常好,”与Colossal Biosciences合作进行“灭绝物种复活”研究的帕斯克说。但DNA非常破碎,意味着需要进行大量的基因编辑才能获得一个功能性的串行。帕斯克和他的同事在2017年对一个完整的袋狼基因组进行了测序,2023年,研究人员从一只塔斯马尼亚虎身上提取了RNA。但他说,在袋狼宝宝出生之前,还有更多的挑战需要克服。

最后一只雄性候的照片,该鸽子于1912年死亡。(图片来源:Bettmann via Getty Images)

旅鸽(Ectopistes migratorius)又名候鸽、旅行鸽,曾经是北美数量最多的鸟类,根据史密森学会的数据,在17世纪之前,它们占据了现在美国鸟类总数的25%到40%。欧洲移民为了获取肉类而猎杀这些鸽子,并逐渐破坏了它们的栖息地,导致它们灭绝。根据美国国家鸟类保护学会的数据,旅鸽以大群方式迁徙并集体繁殖,这使得它们非常容易受到猎杀的影响。最后一只已知的旅鸽,是一只为了纪念玛莎·华盛顿而被命名为玛莎(Martha)的雌性鸽子,于1914年死亡。

博物馆里保存着几十个填充好的旅鸽标本,科学家已经提取并测序了它们的DNA。但DNA如此破碎,研究人员不太可能以其原始形式带回旅鸽。相反,生物技术公司Revive & Restore计划将旅鸽DNA的片段引入现代带尾鸽(Patagioenas fasciata)的基因组中,进而产生看起来像已灭绝物种的鸟类。根据该公司的网站,他们的目标是在2025年孵化出第一代鸽子,并在此后不久开始试验性地将它们放归野外。如果成功的话,该公司表示,该项目将“展示基因组干预的潜力,并有助于恢复北美东部森林的生态”。

洞穴中的原牛绘画。人类通过过度捕猎和栖息地破坏导致原牛(Bos primigenius)灭绝。(图片来源:Bonnafe Jean-Paul/Getty Images)

原牛(Bos primigenius)是所有现代牛类的野生祖先,包括家牛(Bos taurus)。它们是巨大的有角野兽,其活动范围遍及北非、亚洲和几乎整个欧洲,持续了数千年,已知最早的化石可追溯到大约70万年前。在最后一次冰河时期结束后,原牛成为欧洲仅存的最大陆地哺乳动物,但人类因过度捕猎和栖息地破坏将其推向灭绝。最后一只已知的原牛于1627年在波兰的雅克托罗夫(Jaktorów)森林中死亡。

目前进行中的原牛“复活”计划与其他灭绝物种的不同之处在于,它不需要基因工程。大多数原牛的DNA仍存留在现代牛的品种中,这促使研究人员尝试另一种称为“逆向育种”的方法。逆向育种涉及选择并繁殖具有原牛物理特征和行为的牛只。监督原牛项目的金牛座基金会的生态学家和主任罗纳德·戈德里(Ronald Goderie)告诉Live Science,这些主要是生活在相对野外条件下的南欧品种。该项目总部设在荷兰,已经培育出了六代以上的牛只,并且“非常接近”生产出类似原牛的动物,戈德里说。

1870年伦敦动物园中的一匹斑驴母马。 斑驴于19世纪末灭绝。(图片来源:由哈佛大学、比较动物学博物馆、恩斯特·梅尔图书馆贡献。版权持有者:慕尼黑动物学收藏所 | www.biodiversitylibrary.org CC BY-NC-SA 4.0)

斑驴(Equus quagga quagga)是平原斑马(Equus quagga)的一个已灭绝亚种,平原斑马是分布最广的斑马物种。斑驴曾是南非的特有物种,其后躯的条纹比其他斑马要少。由于其独特的皮毛,斑驴成为猎人和农民的目标,也因为农民希望在没有其他动物竞争的情况下放牧牲畜而遭到捕杀。19世纪无情的迫害使得斑驴在野外灭绝,最后一只圈养的斑驴于1883年死亡。根据伦敦大学学院 (UCL) 的数据,世界上只剩下七具斑驴骨骼,这使它们成为世界上最稀有的骨骼之一。

与原牛的逆向育种类似,复活斑驴的努力并不涉及基因工程。自1987年以来,南非的“斑驴计划”(The Quagga Project)已经选择性地繁殖具有较少条纹的平原斑马,目的是“至少恢复斑驴特有条纹图案的基因”,根据该计划的网站所述。然而,这项计划引发了争议,UCL指出,批评者认为所产生的动物依然是平原斑马,而这笔资金应该用于其他保育项目。UCL表示,通过从骨骼的骨髓或标本中提取DNA,然后将其注入斑马卵细胞,或许也可以复制斑驴。

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