基因编辑技术能复活猛犸象吗

探戈

猛犸象曾经是冰川时代的远古巨兽，但最后一批猛犸象不幸在4000年前灭绝了。猛犸象爱好者只能在博物馆看到它们的标本或模型。不过，2017年2月，一位来自美国哈佛大学的著名遗传学教授乔治·丘奇博士，宣布将在两年内用基因编辑技术复活猛犸象，这令喜爱猛犸象的人们兴奋不已。那么，丘奇教授准备怎么做呢？

如何复活猛犸象

猛犸象曾是地球上分布非常广泛的大型草食哺乳动物。一对弯曲的大门牙，浑身布满浓密长毛，皮下脂肪非常厚，抗冻能力极强的血液，是长毛猛犸象区别于近亲亚洲象的主要特征。猛犸象祖先起源于非洲，大约在距今500万年前与亚洲象祖先分道扬镳，后来逐步向寒冷地带迁徙。大约在40万年前，演变成适应极寒气候的长毛猛犸象。由于气候变暖、人类捕杀、近亲繁殖等原因，猛犸象在1万年前开始走向灭绝，目前发现的最后一批猛犸象残骸距今也有约4000年的历史。

猛犸象曾在维持北半球极寒地区的生态平衡方面发挥了重要作用，而且它们的身体内可能蕴藏着对人类健康有益的活性物质。例如，猛犸象血红蛋白可以揭示关于哺乳动物血液的信息，这些信息可用于治疗人类疾病，并且可能为人类空间探索（适应极寒环境）服务，因此很多科学家希望能复活猛犸象。但是，对于如何复活猛犸象，科学家们产生了分歧。

有一些科学家希望利用体细胞克隆技术来复活完整的猛犸象。他们的思路是先在西伯利亚冻土层中挖掘出来的猛犸象遗骸中找到活的体细胞，然后将这些猛犸象体细胞核移植到去核的亚洲象卵母细胞中，培育出克隆胚胎，再将克隆猛犸象胚胎移植到亚洲象子宫内，最后获得克隆猛犸象。韩国、日本和俄罗斯的科学家正在尝试这一方法。不过这一思路几乎很难实现。最近几年，虽然科学家在西伯利亚出土了一些保存完好的猛犸象遗骸，包括一具4000年前的幼象遗骸，但是如果要克隆，需要从中提取保存完好且能复活的体细胞，而这是基本不可能的。猛犸象和亚洲象属于不同物种，猛犸象的胚胎移植到亚洲象子宫内，将面临严重的排斥反应，难以存活。另外，由于盗猎严重，亚洲象数量急剧下降，而且亚洲象的繁殖率非常低，比如怀孕期长达22个月，每隔5～6年才能生育幼象，这些因素也导致克隆猛犸象难上加难。

以乔治·丘奇教授为代表的另一些科学家则决定采用一种更靠谱的方法，但是他们的方法并不是要克隆完整的猛犸象，而是培育出拥有一些猛犸象主要特征的杂交象。由于亚洲象是猛犸象亲缘关系最近的现存生物，科学家计划通过基因编辑技术，对亚洲象细胞进行改造，使其基因组携带一些决定猛犸象主要特征的猛犸象基因，再将改造好的亚洲象细胞进行核移植，培育克隆胚胎。与其他科学家的想法不同的是，丘奇教授计划研制一种人造子宫，将克隆胚胎放到人造子宫中孕育，以解决亚洲象繁殖率低等问题。

在遗骸中寻找特异基因

在俄罗斯西伯利亚和美国阿拉斯加的永久冻土层，猛犸象的遗骸曾经随处可见，当地居民甚至用猛犸象的象牙或骨头装饰房屋。在乌克兰的一个距今1.5萬年的村庄遗址里有猛犸象的骨头建造的4个房屋。

由于全球气候变暖，北极圈的冰川开始融化，更多的猛犸象遗骸也陆续暴露出来。2012年，一个11岁的俄罗斯男孩无意中发现一具保存完好的猛犸象尸体，这头猛犸象在15至16岁时死亡，距今大约3万年。2014年，在莫斯科展出了一具保存完好的幼年雌性猛犸象遗骸，这具遗骸曾在西伯利亚永冻层被冰封了长达3.9万年，四肢完整并带有毛发，还保有完整的大脑组织，是全球第一头完整出土的幼年雌象。这些保存完好的猛犸象遗骸为科学家研究猛犸象的特异基因提供了素材。

2008年，美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员报道称，他们首次测定了猛犸象的核基因组，用于测序的DNA样本分别来自于几年前被发现的、在西伯利亚永久冻土中埋藏2万年以上和至少6万年以上的两头猛犸象遗骸的毛发。这个庞大的猛犸象基因组可能超过40亿个DNA碱基，这与现代非洲大象基因组的大小相当。不过，经进一步分析发现，约有33亿个DNA碱基确定属于猛犸象，但其他序列不能确定，也有可能是细菌、真菌等的DNA序列，它们可能早已与猛犸象组织样本混在一起了。

在2015年的一项研究中，研究人员比较了来自3只亚洲象和2只猛犸象的高质量基因组序列，发现猛犸象和亚洲象之间至少存在大约140万个DNA核苷酸差异，这些差异影响至少1600多种蛋白质的氨基酸序列，其中包括26个失去功能的蛋白质。这些基因和蛋白质差异与猛犸象在北极地区的生存有关，包括皮肤和毛发的发育，脂肪组织的储存和代谢以及感知温度。同时，研究人员还发现猛犸象的生物钟基因也发生了改变，可能是为应付日照长度的极端变化。

其他研究结果还表明，一些独特的猛犸象基因帮助它们能在极寒地区生存下来，如长毛基因、控制小耳朵和短尾巴的基因，以及控制储存脂肪和加工胰岛素的基因等等，这些特异基因的发现都为基因编辑猛犸象奠定了基础。

基因编辑制造“猛犸象”细胞

找到猛犸象特异基因之后，科学家将这些基因转入其他生物体内看看能产生怎样的影响。比如猛犸象有一种特异的感热基因，当科学家将这个基因转入人体细胞时，人体细胞变得对温度不太敏感。这与之前感热基因活性缺失的小鼠模型实验结果相似，这种基因突变小鼠能比野生小鼠在较冷环境里待更长的时间。这些前期研究也证明，通过将猛犸象特异基因转入亚洲象的基因组，有望能重现猛犸象一些独有的特征，这正是乔治·丘奇教授计划下一步研究的课题。

2015年3月，丘奇教授团队对美国《大众科学》杂志的记者坦言，他们正在开展猛犸象基因组重构研究，计划采用CRISPR/Cas9基因编辑技术，将编码具有小耳朵、皮下脂肪厚、长毛、抗冻血液、大卷牙齿等性状的猛犸象基因，转入亚洲象的基因组中，构成一个全新的亚洲象/猛犸象杂交细胞，然后再将这种杂交细胞的核移入亚洲象的卵母细胞中，融合成克隆胚胎，移植到人造子宫中孕育，最后获得具有猛犸象显著特征的克隆杂交象。

2017年2月17日，英国《电讯报》报道了丘奇教授团队最新研究进展，该团队目前已经获得了亚洲象/猛犸象杂交细胞，经编辑的基因位点从最初计划的15个增加到了45个，经实验室检测，这些杂交细胞功能正常。该团队研究人员因此信心大增，下一步计划制备克隆杂交胚胎。该报道的作者非常乐观地预测，如果一切顺利，这种克隆杂交象将在2年内出生。

在乔治·丘奇教授的计划中，人造子宫是一个重要环节。丘奇教授团队已构建出一个可以孕育小鼠的人造子宫，取得的效果不错，并计划将它们扩大，希望能借助它们孕育杂交猛犸象胎儿。不过，其他研究团队的研究或许可以加快这一进程。2017年4月25日，美国费城儿童医院的阿南·弗雷克发表在《自然通讯》杂志上的论文称，他们打造了一种新的人造子宫，能提供养分和氧气，并排出废物和二氧化碳。研究人员借助这种人造子宫已成功地将8只在105～120天时早产的羊羔孕育存活，其中一些羊羔顺利从人造子宫里出生，各项生理指标均正常，有的小羊已经存活了一年以上。这项研究主要针对早产儿的护理研究，胚胎并非全程在人造子宫中孕育，不过假以时日，这种人造子宫或许能为猛犸象的复活提供帮助。

当然，复活猛犸象绝非易事，也许还会遇到很多难题。不过，如果科学家真能将猛犸象带回现世，将是一个巨大惊喜，这不仅能让我们一睹这一史前巨兽的风采，还能为我们找到一条挽救濒危物种，甚至是已灭绝物种的新途径。