科学家现在可以复活猛犸象

据我所知，“灭绝复活”一词的首次使用是在科幻小说中。在Piers Anthony 1979年的著作《魔法之源》（The Source of Magic）中，他描述了一位探险家突然发现自己置身于猫群之中，而在此之前，他一直认为猫是早已灭绝的物种。Anthony写道：“[探险家]只是站在那里，盯着这突如其来的灭绝复活，无法形成一个持久的看法。”

我想，这大概就是我们许多人在第一次遇到我们认为已经灭绝的生物的活体时，可能会有的反应。灭绝复活可能真的实现的这一想法——即科学能够进步到灭绝不再是永恒的——即使对我来说，既令人振奋，也令人恐惧。我是一名生物学家。我在加州大学圣克鲁兹分校任教，并经营着一个研究实验室。我的实验室专注于一个叫做古 DNA 的生物学领域。我们和该领域其他科学家开发工具，从已经死亡的生物的骨骼、牙齿、毛发、种子和其他组织中分离 DNA 序列。然后，我们利用这些序列来研究古代种群。我们从这些遗骸中提取的 DNA 大多状况糟糕，这并不奇怪，因为它们可能高达 70 万年。在我职业生涯中，我研究过各种已灭绝动物的 DNA，包括渡渡鸟、巨熊、草原野牛、北美骆驼和剑齿猫。通过将构成这些基因组的 DNA 序列拼凑起来，我们可以了解个体动物进化历史的几乎所有信息：它所属物种是如何以及何时首次进化的，它所处的种群在冰河时期气候变化期间的生存状况，以及定义它的外貌和行为是如何在它所生活的环境中形成的。仅仅通过研磨一小块骨头并提取其中的 DNA，我们就能了解到如此多的过去，这让我着迷，也常常让我惊叹。然而，无论我对我们最新的研究结果感到多么兴奋，我收到的最常见的问题是：“这意味着我们可以克隆猛犸象吗？”总是猛犸象。这个问题的问题在于，它假设既然我们可以得知一个已灭绝物种的 DNA 序列，我们就可以利用这个序列来创建一个完全相同的克隆。不幸的是，这离事实还差得很远。为了在1996年克隆出多莉羊，苏格兰爱丁堡大学罗斯林研究所的科学家们从一只成年母羊身上取下了一小块含有活细胞的乳腺组织。他们利用这些细胞中的 DNA 创建了这只母羊的精确副本。这个过程被称为体细胞核转移，或者更简单地说，核转移。然而，对于已经灭绝很长时间的物种——如旅鸽、渡渡鸟、猛犸象——通过核转移进行克隆并非可行的选择。它需要完整的细胞。在从冰封苔原回收的已灭绝物种遗骸中从未发现过这样的细胞。细胞 DNA 的降解在死亡后立即开始。动植物细胞含有旨在分解 DNA 的酶。这些酶称为核酸酶，存在于细胞、眼泪、唾液、汗液，甚至我们指尖上。在我们活着的时候，核酸酶是至关重要的。它们在我们体内的病原体造成损害之前就将其摧毁。它们会清除受损的 DNA，以便我们的细胞能够修复损坏的部分。而且，在我们细胞死亡后，它们会分解这些死细胞中的 DNA，以便我们的身体能更有效地将其清除。在实验室里，我们通过将新鲜样本放入化学抑制剂溶液中，或通过快速冷冻样本，来阻止核酸酶降解我们试图分离的 DNA。北极是个寒冷的地方，但它无法像冷冻猛犸象那样迅速地冷冻足够大的物体，以保护其 DNA 免受腐蚀。

创造一个活体生物的另一种途径，与电影《侏罗纪公园》惊人地相似。

除了核转移，创造一个活体生物的另一种途径，与电影《侏罗纪公园》惊人地相似。正如在现实中的灭绝复活项目可能出现的情况一样，《侏罗纪公园》的科学家们只从恐龙基因组中恢复了部分 DNA——在他们的情况下，是从保存在琥珀中的蚊子血液中提取的。当他们遇到恐龙基因组中的空白时，他们使用了青蛙的 DNA 来完成序列。不幸的是，他们事先无法知道哪些 DNA 片段有助于恐龙的外观和行为，哪些是无用的。我们可以假设这些虚构的科学家们希望他们填补的空白大部分都位于含有无用 DNA 的区域。但当然，他们错了，一些青蛙 DNA 导致未灭绝的恐龙神奇地改变了性别，最终导致了灾难和 10 亿美元的全球票房收入。在现实的灭绝复活科学中，计划是确定基因组中哪些部分对于使已灭绝物种的外观和行为与其生前一致至关重要。然后，我们会找到与其亲缘关系最近的现存近亲的基因组中对应的部分，剪切关键序列，并用来自已灭绝物种的版本替换它们。这说起来容易做起来难。

猛犸象、亚洲象和非洲象的共同祖先生活在大约六百万年前。这意味着猛犸象花了数百万年独立进化。猛犸象基因组中可能最难组装的部分，是它们与大象分化后发生变化的那些部分。为了实现灭绝复活，这些序列很可能是至关重要的。幸运的是，我们不必克隆猛犸象就能复活猛犸象的性状或行为。例如，我们可以学习编码猛犸象般毛发的 DNA 序列，然后改变现存大象的基因组，使其变得更毛茸茸。显然，复活猛犸象的性状并不等同于复活猛犸象，但这确实是朝着那个方向迈出的一步。如今，科学家们对如何操纵细胞、测序已灭绝物种的基因组以及编辑现存物种的基因组的了解，比十年前要多得多。这三种技术为最可能的灭绝复活情景，或者至少是第一阶段：创造一个健康的个体，铺平了道路。这可能是如何实现的：首先，我们找到一个保存完好的骨骼，从中我们可以测序出像猛犸象这样的已灭绝物种的完整基因组。然后，我们研究该基因组，并将其与现存近亲的基因组进行比较。猛犸象最近的现存近亲是亚洲象，所以我们将从这里开始。我们识别亚洲象基因组与猛犸象基因组之间的差异，并设计实验来调整亚洲象基因组，一次改变几个 DNA 碱基，直到它看起来更像猛犸象。然后，我们取一个含有这些新的、类似猛犸象的基因组的细胞，让它发育成胚胎。最后，我们将这个胚胎植入一头雌性大象体内，大约两年后，这头大象会生下一只小猛犸象。科学家们已经测序了大部分猛犸象的基因组，这是从猛犸象骨骼中提取的 DNA 片段拼凑而成的。哈佛大学乔治·丘奇实验室的研究人员也迈出了下一步。他们使用了一种新的基因组编辑工具，将编码 14 种猛犸象特征的 DNA——包括更浓密的毛发、更厚的脂肪层以及在寒冷温度下能更有效地输送氧气的血细胞——拼接到了大象的基因组中。目前还无法将这些细胞培养成完整的生物，但哈佛团队正在致力于开发这项技术。如果成功，这个基因组包含少量猛犸象 DNA 的胚胎，最终可能会发育成一个活生生的、会呼吸的动物。但这个实验的最终产物会是什么？让一个基因组中含有部分猛犸象 DNA 的大象，等同于制造一只猛犸象吗？毕竟，动物不仅仅是一串简单的 A、C、G 和 T——代表构成 DNA 的核苷酸碱基的字母。今天，我们还不完全理解从简单地按照正确的顺序将这些字母组合起来，到制造出外观和行为都与真实事物相似的生物的复杂性。这需要更多的工作，而不仅仅是找到一个保存完好的骨骼并用它来测序基因组。

当我设想一次成功的灭绝复活时，我不会设想一头亚洲象在兽医和兴奋的科学家的密切监督下生下一头稍微毛茸茸一些的大象。我不会设想这种异域生物在动物园围栏中的壮观景象，供那些宁愿看到霸王龙或始祖鸟的孩子们围观。我设想的是完美的北极景象，猛犸象（或类似猛犸象的生物）在苔原草原上放牧，与驯鹿、马和北极鹿群共享这片冰冻的土地——在这片土地上，猛犸象可以自由漫步、交配和繁殖，而无需人类干预，也无需担心再次灭绝。这构成了灭绝复活的第二阶段，它建立在成功创造个体生物的基础上，最终将一个完整的种群释放到野外。在我看来，没有第二阶段，灭绝复活就不能算成功。那种田园诗般的北极景象或许是我们的未来。但首先，科学还有一些需要追赶电影的地方。虽然我们已经测序了近乎完整的猛犸象基因组，但这项工作尚未完成。我们也离精确理解序列中哪些部分对于使猛犸象的外观和行为与其生前一致至关重要还有很长的路要走。这使得我们很难知道从何开始，也几乎不可能猜测我们还有多少工作要做。另一个问题是，物种或个体之间的一些主要差异，例如某个特定基因在发育过程中何时开启，是表观遗传遗传的。这意味着这些差异的指令并没有编码在 DNA 中，而是由动物生活的环境决定的。如果那个环境是一个圈养繁殖设施呢？幼年猛犸象，就像幼年大象一样，会吃母亲的粪便，以建立能够分解它们所消耗食物的微生物群落。有必要重建猛犸象的肠道微生物吗？一只幼年猛犸象最终需要一个宽敞、开放的空间，让它可以自由漫步，同时免受偷猎和其他危险的侵害。这可能需要一种新的国际合作和协调形式。我的目标不是争辩灭绝复活不会发生，也不应该发生。事实上，我几乎肯定在未来几年内会有人声称已实现灭绝复活。然而，我将主张一个高标准来接受这一声明。如果一个单一的猛犸象基因被插入到一个发育中的大象胚胎中，并且这个发育中的大象存活下来并成为成年动物，那么灭绝复活是否应该被宣布为成功？纯粹主义者可能会说不，但我会想知道插入猛犸象 DNA 是如何改变这头大象的。如果一头有些毛茸茸的大象出生时，其耐寒能力超过了所有现存大象，那会怎样？如果那头大象不仅看起来更像猛犸象，而且还能繁殖并在一个曾经有猛犸象生活过的地方维持一个种群呢？虽然其他人无疑会有不同的标准来宣布灭绝复活成功，但我认为——这头动物的诞生，得益于复活的猛犸象 DNA，能够生活在猛犸象曾经生活过的地方，并且在该环境中表现得像猛犸象一样——这才是成功的灭绝复活，即使这头动物的基因组明显更像大象。灭绝复活是一个允许我们积极创造一个比现在更好的未来，而不仅仅是比我们预期的要坏得不那么多的过程。我们不能带回一个 100% 猛犸象或 100% 旅鸽的生物，这并不重要。重要的是——今天——我们可以调整一头大象的细胞，使其表达猛犸象的基因。在几年之内，那些猛犸象基因可能会在大象体内制造蛋白质，而由这些细胞构成的大象，作为结果，可能不再局限于非洲和亚洲的衰退栖息地。相反，它们将能够自由地漫游西伯利亚、阿拉斯加和北欧的开阔地带，将大型动态食草动物的大量益处带回这些地方，这些益处已经缺失了大约 8000 年。例如，大型食草动物会推倒树木，践踏灌木，并长距离运输种子和养分。通过清除积雪，猛犸象——或者更确切地说，耐寒的亚洲象——也可能使永久冻土暴露在西伯利亚冬季的严寒之下。这将降低土壤温度，减缓其中储存的温室气体的释放。灭绝复活是一种截然不同的规划和应对未来环境变化的方法，与我们社会设计的任何其他策略都不同。它将重塑我们的可能性。