托马斯·希尔德布兰特第一次看到大象的内部是在 1990 年。当时,这头猛犸象的尸体横陈在他位于柏林莱布尼茨研究所的实验室台面上。这位德国兽医系学生那个夏天在那里实习,他正在研究利用人类生育技术拯救濒危野生动物的论文。当时 27 岁的希尔德布兰特对这种哺乳动物奇特的生殖系统感到震惊。通道长达 10 英尺,被一个像向日葵种子一样狭窄的折叠阴道开口遮挡。他那一刻了解到,为大象进行人工授精的任务意味着要将肩膀深埋在许多巨大的隐秘区域中。“我一直喜欢解决别人解决不了的问题,”现年 54 岁的希尔德布兰特回忆起他 26 年的动物生育专家和濒危物种授精先驱生涯。“他开发的程序需要数小时,并需要稳定的双手。如今,作为莱布尼茨动物园和野生动物研究所的首席生殖专家,他比任何人都更有经验。他帮助了 50 多头大象幼崽的诞生,对因手术镇静的犀牛进行过心肺复苏,通过跳跃在肋骨上救活它们,并为制造这些巨兽的后代申请了一系列技术和设备专利。今年,他将尝试他最伟大的壮举:首次成功进行犀牛的体外受精(IVF)。尽管与有长鼻的表亲在外观上有相似之处,但这种野兽的解剖结构却带来了新的、高风险的生物学难题。然而,如果他能破解它,希尔德布兰特或许就能将北部白犀牛从灭绝的边缘拉回来。殖民时代的狩猎、偷猎和栖息地丧失已使所有犀牛物种面临风险。尽管人们在传统医学中使用了犀牛角数千年,但近年来亚洲需求的激增导致种群数量骤降。2007 年,南非因偷猎失去了约 15,000 头中的 13 头;2014 年,这一数字达到了 1,215 头。世界上五种犀牛中有三种现在处于极度濒危状态,这意味着它们面临极高的灭绝风险。但北部白犀牛处于一种尤为不稳定的境地。
在肯尼亚拉伊基皮亚奥尔佩吉塔保护区的北部白犀牛只剩下两头——都是雌性,无法孕育幼崽。28 岁的纳金的跟腱可能无法承受怀孕的重量。法图虽然年轻但因为子宫感染而不育。世界上最后一只雄性苏丹已于 3 月份去世,享年 45 岁。
但这头备受喜爱的公牛仍然有可能繁衍后代。苏丹(以及另外四头雄性)的精子已被冷冻保存,希尔德布兰特希望采集法图和纳金的卵子。这位兽医和他的国际合作伙伴将在一家意大利实验室中为卵子受精,然后将胚胎送回奥尔佩吉塔,由一位家庭朋友负责孕育幼崽。
希尔德布兰特认为,拥有 20,000 头个体健全的南部白犀牛种群,可以允许它们“牺牲”一些雌性作为代孕者——尽管它们在技术上与濒危的北部表亲是同一物种,但由于多年的隔离,它们已经非常独特,以至于许多专家认为它们是不同的物种。
创造濒危野生动物“试管婴儿”的想法是希尔德布兰特偶然获得的。在 20 世纪 80 年代末,他在学习成为一名畜牧兽医时,拜访了他未来的妻子。她当时在东柏林夏里特医院担任助产士,该医院恰好是该地区首例人类试管婴儿诞生的地点。这家医院启发他转变了研究方向,转而研究利用这项技术复兴濒危物种。“当时,没有人——甚至所谓的‘大象专家’——知道如何利用人工授精来帮助这些动物繁殖,”希尔德布兰特回忆道。
这是因为人类 IVF 在几十年的成功——在实验室里播种卵子,然后将其植入母亲或代孕者体内——并不直接适用于其他动物。自 1978 年推出以来,仅在美国就有约 100 万婴儿通过该方法诞生。但,毫不奇怪的是,每种物种的繁殖机制都有近乎无穷的变体。例如,大熊猫每年只有几天可以受孕。鞭尾蜥蜴无需雄性干预即可形成胚胎。果蝇拥有巨大的精子(这种昆虫约 ⅛ 英寸,其精子长度超过 2 英寸)。
即使是近亲之间也存在差异,例如不同种类的犀牛,因此希尔德布兰特必须为每一种新的哺乳动物患者开发或改进独特的工具和程序。卵子提取是这项事业中最微妙的部分。尽管他已经获得了一项专利,该专利包含一个手持式针头,能够通过黑犀牛的直肠到达卵巢,但收集白犀牛的卵子需要对该工具进行新的改造。定制探针仍然通过直肠插入,但必须长达 6 英尺,以便兽医能够将其插入到一根可能导致雌性大出血的主要血管之后。这种风险需要团队极其谨慎;毕竟,北部白犀牛只剩下两头。
“当我们在濒危物种上使用新技术时,我们没有试错的奢侈,”希尔德布兰特说。“精确性至关重要。”这就是为什么他一直使用南部白犀牛作为卵子采集手术的“小白鼠”。他和他的九人团队花了两年时间完善这项手术。他们已成功从欧洲动物园的 14 头南部白犀牛雌性身上采集了卵子,并且没有一头因此出现健康问题。
希尔德布兰特表示,他可能在今年年底前着手制造北部白犀牛的胚胎。然后,在 16 到 18 个月后,世界上第一头“试管”犀牛幼崽可能会诞生。
即使希尔德布兰特成功创造出多头幼崽,它们也可能无法繁衍成一个可行的种群。两头活体犀牛和五头已故的精子捐赠者提供的基因库多样性非常有限(尤其是纳金是苏丹的女儿,法图是他的孙女)。多样化的基因可以防止不幸的突变迅速传播并削弱种群。圣迭戈动物园的一个团队正在进行同期工作,这可能会帮助解决这个问题。该设施保存着 12 头北部白犀牛的冷冻成年细胞。干细胞生物学家正在努力将它们重新编程为精子和卵子。但尽管希尔德布兰特希望未来的合作能够支持他的工作,但目前这两个团队正在独立工作。
奥尔佩吉塔首席执行官理查德·维尼承认,所有这些因素以及更多因素都使得拯救这个物种“岌岌可危”。他目前并不优先考虑未来的几代人是否能安全地返回他们原有的中部非洲栖息地。“我们正专注于让更多的北部白犀牛诞生,”他说。他认为,该团队的努力通过向世界展示它们的困境,支持了所有犀牛物种,甚至可能激发对其他濒危动物进行类似的努力。
希尔德布兰特本人相信,很快就会有一头小犀牛在奥尔佩吉塔蹒跚学步,并且他对科学家们为了实现这一目标而必须进行的干预程度没有任何顾虑。“我们必须拯救这种雄伟的生物,因为野蛮的人类行为导致了它们的灭绝,”他说。但他警告说,如果没有资金,这些努力将失败。目前,致力于拯救该亚种的各个实体都在资助各自的拼图部分,成本相当可观。建立一个野生的北部白犀牛种群可能需要超过 600 万美元,而希尔德布兰特的部门每年用于该项目的拨款不到 25,000 美元。
但希尔德布兰特强烈捍卫潜在的费用。“我想象人们在文化瑰宝上的花费——比如达·芬奇的画作——而这些钱可以拯救多少物种,”他说。“失去物种意味着在有机会阅读进化之书之前就失去它们。”
米莉·凯尔是一名记者、野生动物保护者和前律师。
本文最初发表于《大众科学》2018年夏季“生死”特刊。
本文已更新,以澄清圣迭戈动物园的工作。