灭绝动物将重返地球?
2013-04-29雷晓琪
雷晓琪
现在,科技已能将灭绝的物种重新复活,那么,我们是否能像电影一样,让曾经的地球霸主——恐龙重现人世?复活灭绝动物,又将为生物链带来什么样的影响?
1993年经典科幻电影《侏罗纪公园》描述这样一个故事:科学家们利用凝结在琥珀中的史前蚊子体内的恐龙血液提取出恐龙的遗传基因,加以修补和培育繁殖,将已经绝迹6500万年的史前庞然大物复活,使整个努布拉岛成为了恐龙的乐园。
如今,电视中的这些科幻情节已经被科学家列入议事日程。今年3月,美国首都华盛顿《国家地理》杂志总部举行的科学会议上,科学家们就探讨了复活已灭绝动物的问题。目前包括渡渡鸟和白氏斑马等24种已灭绝动物被列入讨论名单。或许以后不远的将来,像《侏罗纪公园》那样复活灭绝动物的事情将不再是幻想。
让灭绝动物重返地球
迄今为止地球因为火山喷发、气候日趋寒冷、氧气减少或重大灾难事件,例如行星撞击地球等原因而经历了五次物种大灭绝。现在,相关学者认为生物界已经进入了“第六次大灭绝”时期。
从17世纪到20世纪末的300年里,人类文明飞速发展的同时也消耗了大部分自然资源,让数以百计的物种从地球上彻底消失。每年10月份的最后一天,纽约动物园的大型草地上都会新竖起一排墓碑,每块石碑都是为新灭绝的一个物种而立。在消灭其他物种这件事上,人类一直 “不遗余力”——过度捕猎、对动物栖息地的侵占、人为原因造成的气候变化等,使濒危物种的灭绝率一直上涨。
所幸,随着科学技术的发展,人类目前已经有足够的力量将消失的动物重新复活。今年3月《国家地理》杂志总部就举行一场主题为“抵抗灭绝活动”(De-extinction)的科学会议,会议目的是让已经消失的物种重返地球。
其实自十多年前,全世界已有各种各样抵抗物种灭绝的科学研究。2012年“复活与重建”(Revive&Restore,下文简称RR组织)非盈利机构成立,其功能就是让分散在世界各地研究室里的研究项目彼此联系,总体推进抵抗灭绝运动,让其有序运行。今年的抵抗灭绝活动大会便是推进此计划的活动之一。
侏罗纪公园有可能重现
抵抗灭绝活动与RR组织是否会像《侏罗纪公园》电影那样,将恐龙重新带回地球?这是所有听闻这一计划的人们最关心的问题。
不过,在现实中,随着克隆技术的进步,复活灭绝动物也并不需要像电影里那样,没有找到吸过恐龙血又被包进琥珀的蚊子,其实同样也能克隆恐龙。
最早期的克隆技术利用冻存的被克隆动物细胞,提取其中的DNA注入一个已经被除去自身遗传物质的卵子中,再通过电击让这个卵子开始分裂,等其自行发育成胚胎后,将胚胎植入近亲物种的代孕母体中进行繁育。
另一种复活物种的方法是反向繁育。比如欧洲野牛,这种庞大的古老生物已经被列入濒危名单,但它留下了非常多的后代,现在许多欧洲家养牛身上都留有它的基因。因此一些欧洲科学家认为,既然现在大部分家养牛身上都有其基因,如果大量繁育它们,再从中挑选最具有欧洲野牛特征的进行科学繁育,就可以不断地培育出越来越接近其老祖宗的牛来。
这两种方法虽然克隆出特种,但都各有缺点:反向繁育需要漫长的过程,得到的物种随机性也很强;而早期克隆方法的受孕率很低,克隆出的动物宝宝出生后很快就会因健康问题死去,而且这一方法也并非对所有动物都适用,比如鸟类,后者的胚胎是在卵壳里发育的,早期的克隆技术就很难应用上。
此外,还有第三种思路:那就是基因测序技术。基因测序技术是将灭绝物种的DNA和相近的现存物种DNA做比较,然后将灭绝物种的DNA片段替换到现存物种的细胞DNA上面,再用这些混合细胞进行克隆。经过长时间培育后的动物就有了足够多的灭绝物种的DNA特征,自然也就跟灭绝动物相似了。
RR组织的“反灭绝”项目第一个希望恢复的物种——旅鸽,就是准备采用第三种方法。19世纪之前在美国到处都能见到的旅鸽随着森林栖息地的破坏和人类的捕猎,在1914年便宣告灭绝。RR项目已经找到保存在博物馆的1500只旅鸽标本,并从它们身上提取了DNA。虽然DNA的质量并不太高,但是通过将它们排序组合,可以大致描绘出旅鸽的基因组。通过这些基因组,能复制出跟旅鸽一样的DNA序列,并将之连接到普通野鸽的干细胞基因组上,再让这些含有仿造基因组的干细胞转化为胚细胞。改造后的胚细胞再植入野鸽卵子内后,会发育成胚胎。孵出的雏鸟看起来虽然跟普通野鸽一样,但它们体内的精子或卵子已经带上了旅鸽的DNA。雏鸟长大交配后,育出的下一代就会表现出明显的旅鸽特征,如此一代代培育下去,科学家就能得出非常接近旅鸽的物种。
这种方法在理论上而言几乎所有物种都适用,即使是复活猛犸象这样的庞然史前巨物也是有可能的——只要将它的基因组尽可能地描绘和重建,再由亚洲象培育转化便可。
人们一直在努力
事实上,在克隆技术不断进步的同时,灭绝动物被成功复活的案例,早在十年前也已出现。
2003年,西班牙科学家们将一种1999年灭绝的西班牙野山羊的细胞植入普通母山羊的卵细胞中,然后让母山羊人工受孕。在进行了57例实验后,最终7只母山羊受孕成功,并有一只最终度过危险的孕期,产下一只4斤多重的西班牙野山羊。这是人类历史上第一次克隆出已灭绝的动物。可惜的是不到10分钟,这只小羊因为肺部旁边多长了一个巨大的如肝脏一样硬的叶片而窒息死亡。
在《国家地理》杂志总部最近召开的这次科学会议上,澳大利亚古生物学家麦克·阿彻第一次公开了他正在实施的克隆胃育蛙研究成果。胃育蛙是生活在澳洲南部山脉的一种蛙类,但在1973年被发现并记载后的10年时间里它已经因为栖息地流失、污染及壶菌病等原因灭绝了,只有在科学家的冷冻箱里还残留着几只胃育蛙的标本。
“在2月份我们已见证了一个契机。其中有一个细胞已经开始分裂。”麦克·阿彻说。尽管还没有一个胚胎存活下来,但基因检测结果显示,其细胞所含的遗传物质已与灭绝的胃育蛙相同。至于为何没有突破胚胎阶段的瓶颈,麦克·阿彻分析可能是没有采取正确处理卵子的方式。如果实验成功,胃育蛙将是第一个重返地球的灭绝物种。
克隆技术还应用在拯救濒危物种上。2003年,美国研究人员利用冷冻20多年的爪哇野牛皮肤细胞成功克隆出了两头爪哇野牛,爪哇野牛是世界濒危物种,列入联合国《濒危野生动物名录》。
复活的意义何在?
“人们研究如何让猛犸象复活,同时却坐视其他象科动物濒临灭绝。”在难以计数的动植物都面临灭绝的现在,是否有必要花费如此多的资金去复活那些已经灭绝了的动物,成为不少环保人士反对“抵抗灭绝活动”的主要理由。
保护生物多样性,恢复不断减少的生态系统,推进防止动物灭绝的科学研究,并避免人类过去曾犯下的错误再次重演,是“抵抗灭绝活动”的主要目的。
有许多人质疑复活单只灭绝动物是否代表能够复活整个种群,而现存的生态环境又是否能给复活的灭绝动物提供合适的栖息地?但在科学家看来,即使复活的灭绝动物只能存在于实验室或动物园,对人类而言也有莫大用处。因为将灭绝动物复活后,许多有价值的科学问题也将得到解答。
比如对灭绝物种基因组的深入研究,可以揭开种群脆弱的原因:它们是否遇到了由于基因变异太少导致的演化瓶颈?它们与其他幸存下来的近亲又有何区别?
复活灭绝动物所使用的技术也可以直接应用在濒危物种上:个体数量稀少的种群可以借此增加基因的变异性;通过克隆技术,在遗传上有某种缺陷的动物可以被完全治愈。例如,科学家认为袋獾的传染性面部肿瘤是由单个基因导致,如果在新一代袋獾中使该基因沉默,并将其释放到体外,那这种肿瘤疾病就将很快消失。经过基因改造的袋獾拥有了免疫力,不会被传染上肿瘤,也将在繁殖上具有优势。经过一段时间后,整个种群将最终都具有免疫力。
另一方面,克隆技术成功运用之后,孩子们会拉着家长前往动物园,观看猛犸象和人工繁殖的旅鸽群,还有象牙喙啄木鸟、卡罗莱纳长尾鹦鹉、爱斯基摩杓鹬、大海雀、拉布拉多鸭,甚至是渡渡鸟,这些非凡的体验也许将影响他们对待自然世界的态度,让更多人萌发保护自然与生态链的观念。同时,动物园的参观门票将为野生动物保护提供更多的资金。