科學家們如何「復活」猛獁：一次前路漫漫的野心之旅

　　來源：北京科技報

　　讓最令人震撼的史前生物復活，科學家已看到曙光。究竟是克隆猛獁，還是把猛獁基因轉入大象里，來看瘋狂科學家們如何「復活」猛獁。

　　在所有的已滅絕動物中，除了恐龍，最為人知的恐怕就是猛獁象，它的受歡迎程度可算作冰河時期的大熊貓。巨大的象牙和長毛讓人過目不忘，在很多藝術作品中，最後一批倖存的猛獁闊步走在寒冷的西伯利亞苔原上，雄壯中透著一股悲涼。如今，基因編輯技術帶給了科學家「復活」古生物的希望，可真正復活猛獁象，還有很長的路要走。　　

▲猛獁象是最受歡迎的古生物之一。（來源：New York Post）

　　猛獁滅絕的原因難以確定

　　假如猛獁會說話，它可能會說，「我不想知道自己是怎麼來的，我就想知道自己是怎麼沒的。」這劇小品中的台詞，很適合來形容猛獁象的研究現狀。科學家們已經開始通過各種生物技術試圖「復活」猛獁，而對於猛獁滅絕的真正原因卻無法定論。

　　猛獁象有很長的演化歷史，它們的祖先南非猛獁象在300萬年前離開非洲向北遷移，最終遍布歐亞大陸，成為更新世中後期地球分布最廣的陸地哺乳動物。今天人們一般說的猛獁象是指真猛獁象，又稱長毛猛獁象（Mammuthus primigeniu），是猛獁象家族中最後的物種。原始的真猛獁象一直在西伯利亞地區繁衍生息，約20萬年前，它們才從西伯利亞擴散到了歐洲和亞洲其他地區。又過了10萬年，它們穿過白令海峽來到了北美州的北部。當時北美洲的南部還生活著哥倫比亞猛獁象，它們各佔一方，一片祥和。

▲最後留下的長毛猛獁與今天非洲象體型相當。（來源：DeviantArt）

　　經過了「短暫」的繁榮後，這些地球曾經的霸主在1萬年前開始從大陸上消失，最後一群生活在北冰洋弗蘭格爾島的真猛獁象，一直堅持到了距今3700年前。由於猛獁象存在大量的化石，甚至在西伯利亞地區發現了多隻完整的猛獁遺骸，它們成了被研究最多的史前物種。

　　絕大多數猛獁在更新世晚期和全新世早期消失了，它們屬於第四紀滅絕事件中消失的物種之一。關於第四紀滅絕事件的成因，科學家提出了兩種假說：氣候變化和人類捕獵。對於猛獁的滅絕，科學家對歸咎於兩者其一作為主要因素，還是兩者結合也存在分歧。

　　氣候假說認為，在冰河時期快結束時，由於氣候變暖，海平面上升導致了適合猛獁的棲息地大規模減小，最終致使猛獁滅絕。但由於猛獁並有完全消失，有些種群在相對狹小的島嶼上又生存了數千年，所以棲息地的減小未必是它們滅絕的主要成因。

　　人類捕獵假說也有很多證據，最典型的就是猛獁消失的時間與人類活躍的時間吻合，科學家在多處人類遺迹中同時發現了猛獁的骨骼，壁畫中刻著獵殺猛獁的場景，甚至發現了一個完全由猛獁骨頭製成的小屋。不過，科學家通過對某地猛獁象DNA測序發現，它們的減少持續更久，遠在人類活動出現之前，而最終是突然滅絕。人類獵殺假說還受到很多質疑，其一就是與猛獁同時代，也被人類獵殺的野牛、駝鹿等大型哺乳動物為什麼沒有滅絕？

▲科學家在北極地區發現了猛獁被人類狩獵的痕迹，以此推斷4.5萬年前人類就遷移到了北極。（來源：Science）

　　近幾年，科學家又找出了各種可能導致猛獁的證據，如對弗蘭格爾島上的猛獁象臼齒樣本進行了全基因組測序，發現了遺傳多樣性降低，卻保持了穩定，同時他們也發現了遺傳缺陷，滅絕是猛獁自身的原因；對聖保羅島的地質探測則發現，這裡在5600年前淡水開始減少，研究者提出淡水的匱乏導致了當地猛獁的滅絕……無論哪種說法，猛獁的滅絕都不能確定，也許正是因為生命的複雜性，它們消失也許有更深刻的內在聯繫。

　　「復活」猛獁，說來容易做起難

　　隨著越來越多的冷凍遺骸被發現，科學家漸漸有了「復活」猛獁的雄心壯志。「復活」（De-extincition）並不是單純地指復活某一物種，而是具有抗滅絕或反滅絕的意思，具有更深遠的意義。反滅絕的過程可以包括重新生育出已滅絕的物種，或是創造出外觀類似的個體，這是一個創造新生物的過程，新的生物能否復原已滅絕物種的習性並繁衍下去也被考慮在內。

▲猛獁象Lyuba，死時只有一個月大，是至今為止的最完整的猛獁象標本。（來源：Live Science）

　　目前，復活猛獁主要有兩個嘗試的方向，一是用細胞生物學的方法，實現猛獁象的克隆。這是個三步走的方法，和把「大象裝冰箱」一樣「簡單」。

▲克隆猛獁，只要「簡單三步走」。（來源：Geek.com）

　　第一步是找到凍土中的保存完好，具有完整功能的猛獁象細胞。本來這一步非常困難，因為在動物死亡的那一刻起，細胞內的DNA也開始降解，在實驗室里保存好的DNA也要使用化學試劑對其嚴防死守，使其避免被破壞。科學家們很幸運，在永久凍土中的殘骸發現了保存完好的細胞。

　　第二步是利用現代大象的卵母細胞作為受體，將猛獁細胞植入，形成具有發育功能的胚胎細胞，實現異體克隆。 「把大象裝冰箱」很艱難，這裡需要克服克隆效率的問題。能否獲得足夠多的卵細胞也是問題，因為亞洲象已經被列在世界自然保護聯盟（IUCN）列為瀕危物種紅色名單。但在去年2月，華大基因研究院首席科學家徐訊向媒體透露，我國科學家已經恢復了猛獁細胞的全功能，形成了胚胎細胞。

　　導致至今沒有復活猛獁的則是第三步，將重構胚胎細胞移植到代孕母象的子宮內，讓其發育成猛獁個體。因為強烈的排斥反應，根本找不到適合最終「關上冰箱門」的代孕母親，即使和猛獁象最為親近的亞洲象相比，兩者基因組差異仍有4.7%。

▲基因編輯技術復活猛獁（來源：PA）

　　另一個方向是基因編輯，這與《侏羅紀公園》中的情景十分相似，電影中科學家從琥珀中的蚊子血液中提取了恐龍基因組，又用了青蛙DNA進行填補，最終將恐龍復活。科學家認為這種方法理論上是可行的。2015年，一個由瑞典科學家領導的團隊從兩隻真猛獁象中DNA中得到了完整的基因組測序。所以，只要知道了基因所對應的功能，再把關鍵的DNA片段導入到他們現存的親緣物種里，替換掉原有的基因，就能實現猛獁的」復活」。

　　例如，找到可以決定猛獁象毛髮性狀的基因，並據此改造亞洲象的基因組，就有望創造出「長毛大象」。當然，什麼基因對應著什麼表達，至今對科學家來說都是棘手的問題，況且某些特定的基因還會與環境發生相互作用，DNA序列不發生變化的情況下，基因表達的功能卻發生了變化，如何找出它們並重塑環境，未來的路充滿曲折。

　　丘奇的瘋狂

　　在使用基因編輯技術復活猛獁的科研團隊中，不得不提一位「瘋狂」科學家，被稱為合成生物學之父，哈佛大學遺傳學教授喬治?丘奇（George Church），2015年3月，丘奇和他的團隊利用CRISPR技術，把從冷凍的猛獁遺骸的耳朵，脂肪和毛髮中提取的DNA碎片提取出來，移入了現代亞洲象的皮膚細胞中，這是猛獁象在滅絕後，它們的基因首次處於了活躍狀態。有意思的是，至今未有相關論文發表出來，哈佛的團隊似乎在醞釀著更多的東西。

▲喬治?丘奇，截至目前發表了482篇論文，獲得了130項專利，聯合創立了22家公司（來源：Genetic Literacy Project）

　　丘奇的復活猛獁團隊組建於2012年，當時《全球概覽》創始人斯圖爾特?布蘭德（Stewart Brand）在籌備復活猛獁、旅鴿等滅絕物種時找到了丘奇，希望他能提供技術上的幫助。丘奇很自然的想到了「基因剪刀」CRISPR——一種有效、便捷的基因編輯技術，可以對DNA進行修剪、添加或替換。而丘奇正是最早將CRISPR用於人類細胞的科學家之一。最近幾年，科學家利用CRISPR攻克了不少遺傳學難題。

　　這個「復活者」團隊，開啟了一個長期規劃。美國暢銷書作家本?莫茲里奇（Ben Mezrich）把「復活者」團隊攻克猛獁復活難關的經歷寫成了書，《又見猛獁象：基因剪刀重新定製生命》。書中首次披露了PayPal創始人彼得?蒂爾（Peter Thiel）對丘奇團隊投入了10萬美元的贊助。作者描述了丘奇團隊的最終目標：把猛獁復活出來，並帶到西伯利亞，以此改善生態環境，對抗氣候變化。

　　丘奇在2017年2月舉辦的美國科學促進會（AAAS）上宣稱，只要有兩年時間，就能製造出大象與猛獁象的雜交胚胎，最終在人工子宮內孕育「猛獁」。此時他的團隊已經將45類猛獁象的DNA轉移到了亞洲象的細胞內（表達出更茂密的毛皮、更厚的脂肪、低溫下輸氧的紅細胞等）。此事經過媒體的傳播，甚至變成了2年後就能復活猛獁，引起了國際廣泛的關注。

▲丘奇的「復活者」團隊，左二是來自中國的女科學家楊璐菡。（來源：Baku）

　　實際上，丘奇知道復活猛獁可能是最不可能完成的項目。在今年2月，丘奇接受了Baku的採訪，他表示：「這不意味著我們要讓北極苔原地區遍布猛獁象，我不知道距離那還有多遠。」 。對他來說，復活猛獁是創造一種此前從未有過的生物，希望以此能夠保護生物，並使用能抗寒的大象重建北極苔原的氣候。

　　今年64歲的丘奇一輩子在跟DNA、細胞打交道，他開發的基因組測序工具首次完成了幽門螺旋桿菌的測序，1984年幫助開啟了人類基因組計劃，在合成生物學貢獻頗豐。之所以說他瘋狂，是因為他總是在嘗試新的東西，把不可能變為可能。丘奇還開發了多種利用DNA分子特性的用途，比如進行數據存儲，甚至把他自己的專著用鹼基對的形式寫了下來，他還用DNA分子技術來幫助探測暗物質……復活猛獁，只是丘奇眾多新奇想法，並想實現的願望之一。

　　復活，不那麼簡單

　　很多科學們認同「復活」或是反滅絕的做法，因為通過相關技術能更好的保護如今未滅絕的生物。但是，在提出復活猛獁或其他動物時，除了技術上的難題外，也帶了很多其他問題。

　　2015年，加州大學聖克魯茲分校的進化生物學教授Beth Shapiro撰寫了《如何克隆猛獁象：復活的科學》一書就探討了「復活」中的諸多問題。她希望看到猛獁能自由地漫步在曠闊無垠的凍土苔原上，不會再面臨滅絕的風險。她稱之為復活的第二階段。第一階段則是復活出個體。但是，復活的標準不一，只要複製出了外觀相似的大象就是復活，還是能按猛獁象過去的生活方式繁衍生息算作復活？

　　在另外一些反對復活的專業人士看來，猛獁象的滅絕是因為不適應環境的變化，而「復活」是對干涉自然淘汰的行為，違背自然規律。中國科學院南京地質古生物研究所研究員袁訓來就認為，地球上物種生存200-300萬年後滅絕是正常的自然現象，實驗室復活猛獁象並不能改變地球物種滅絕的自然規律，在生物進化研究方面並不具特別有價值的意義。

▲因為人類影響而滅絕的動物，成為了復活的「明星」物種。（來源：Encyclopedia Britannica）

　　研究表明，復活一隻滅絕物種的成本極高，高達數百萬美元，而目前有2萬多種生物正瀕臨滅絕，資金流動會削弱對今天瀕危動物的保護。所以不少科學家認為復活猛獁是得不償失，不如把精力放在保護現有的動物中。

　　如果復活出來的動物並不能適合野外生存，只能供人觀賞，甚至只能待在恆溫箱中，它的命運仍然是滅絕。復活了滅絕生物可能會把原始共生的寄生蟲也同時帶過來，而這些影響完全未知。復活的動物會不會成為新的入侵物種等等不可控的因素，讓很多科學家對「復活」持否定態度。

　　在支持者中，因為猛獁象等滅絕物種有很大的原因是人類的行為導致滅絕，他們認為再讓它們重生是人類的義務。他們相信復活動物有望豐富地球的生物多樣性，甚至能恢復某些被破壞的生態環境——正如丘奇所設想的。

　　在掌握了「復活」猛獁技術後，尤其是基因編輯方面，科學家可以也許能復活更多的物種，同時也可能把相關的技術施於人類，又帶了一系列倫理問題——我們會打造完美人類嗎？

　　雖然有如此之多難以回答的問題，但幾乎沒有人否認胚胎移植和基因編輯在醫學上巨大的潛力。科學家對於猛獁復活的努力，更像在秀出人類在生物技術的「肌肉」，無論支持還是反對，我們正在挑戰生物學的極限。

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