英雜志預(yù)測(cè)：滅絕動(dòng)物或?qū)⒔柚蚣夹g(shù)復(fù)活

2012年9月，俄韓簽署協(xié)議共同克隆已經(jīng)滅絕的猛犸象。

新聞背景

英國(guó)《新科學(xué)家》雜志在2017年科技進(jìn)展預(yù)測(cè)中提出，借助基因和干細(xì)胞技術(shù)，大量瀕臨滅絕的動(dòng)物將在2017年得到挽救，甚至一些已經(jīng)滅絕的物種也能借助近親基因重回地球。不久的將來(lái)，人類或許會(huì)重建生活著大量冰河時(shí)代動(dòng)物的“更新世公園”。

推算DNA半衰期為521年

盡管這一科學(xué)前景十分誘人，但要實(shí)現(xiàn)起來(lái)有不少困難。對(duì)于復(fù)活已經(jīng)滅絕的物種，首先最主要的困難是，要提取到它們的DNA（脫氧核糖核酸）才有可能借助干細(xì)胞和克隆技術(shù)復(fù)活滅絕動(dòng)物。但是，滅絕動(dòng)物的DNA一是難于發(fā)現(xiàn)，二是可能難以提純。例如，克隆和復(fù)活滅絕的猛犸象等動(dòng)物就存在這種難題。

這個(gè)難題表現(xiàn)在，DNA會(huì)隨時(shí)間的推移而消失，具體表現(xiàn)為半衰期的長(zhǎng)短。

DNA的半衰期，是指一個(gè)已經(jīng)死亡生物的DNA核苷酸骨架之間的化學(xué)鍵半數(shù)降解掉所需的時(shí)間。如果一個(gè)生物的DNA在一定時(shí)間之后處于半衰期，則意味著這一生命體的遺傳信息有一半已經(jīng)丟失，要克隆這樣的滅絕動(dòng)物會(huì)很困難。

丹麥哥本哈根大學(xué)的莫頓·艾倫托夫特和澳大利亞佩斯市默多克大學(xué)的默克爾·邦斯等人，在2012年12月的英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)B》上，以“骨骼DNA的半衰期：對(duì)158塊陳舊化石的衰敗活性的測(cè)量”為題，發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于動(dòng)物DNA半衰期的研究結(jié)果。他們對(duì)屬于3種已經(jīng)滅絕的古代巨鳥(niǎo)（恐鳥(niǎo)，1800年滅絕）的含有DNA的158根腿骨化石進(jìn)行了研究，推算出DNA的半衰期為521年。根據(jù)這項(xiàng)研究的推論，即便在-5 的最理想條件下保存，DNA的化學(xué)鍵最多經(jīng)過(guò)680萬(wàn)年就會(huì)分解得一個(gè)不剩。

通常，一種生物死亡后就會(huì)腐爛分解，其中起分解作用的有外界微生物，還有生物體內(nèi)部的酶。但是，死亡生物體與水的反應(yīng)，才是造成生物體DNA化學(xué)鍵分解的主要原因。無(wú)論環(huán)境怎樣，只要死亡生物掩埋于地下，就會(huì)與地下水發(fā)生反應(yīng)，并按一定的速度降解。但是，要了解一般情況下生物DNA平均降解的速度或速率非常困難，因?yàn)楹苌倌苷业酱罅康臍埡NA來(lái)做比較研究。

研究人員認(rèn)為，保存在冰川中的DNA被毀掉要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。比如，一根骨骼保存在-5 的理想溫度下，其DNA中的化學(xué)鍵被毀掉的最長(zhǎng)時(shí)間可以達(dá)到約680萬(wàn)年，但大約在150萬(wàn)年后，剩下的DNA鏈便因?yàn)樘潭鵁o(wú)法傳遞有意義的信息，因此這些DNA的信息是無(wú)法讀取的，所謂克隆也是一種夢(mèng)想。

由此也提示，過(guò)去認(rèn)為能從恐龍和密閉的琥珀中的古昆蟲(chóng)提取DNA并復(fù)活它們的想法并不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)榭铸埦嘟裰辽?500萬(wàn)年，而琥珀中的古昆蟲(chóng)的年齡也在500萬(wàn)年至1億年。在這么久遠(yuǎn)的年代，DNA中的化學(xué)鍵早就降解了。現(xiàn)在找到的最古老的DNA是昆蟲(chóng)和植物的，時(shí)間大約在45萬(wàn)至80萬(wàn)年前的古冰川期。

這也是克隆1萬(wàn)年前滅絕的猛犸象極為困難的原因，這取決于從猛犸象殘骸中提取的DNA是否過(guò)了半衰期而半數(shù)降解或大部分降解。

復(fù)活滅絕動(dòng)物的兩例嘗試

如果能提取到滅絕動(dòng)物的未超過(guò)半衰期的DNA，則復(fù)活滅絕動(dòng)物就比較容易一些?，F(xiàn)在，澳大利亞研究人員克隆出了一個(gè)活了幾天的胃育溪蟾胚胎，盡管克隆出的胃育溪蟾并沒(méi)有長(zhǎng)成蝌蚪和幼蛙，但這已經(jīng)是復(fù)活滅絕動(dòng)物的開(kāi)創(chuàng)性成就。胃育溪蟾是于1984年已經(jīng)滅絕的動(dòng)物，它們的DNA被保存了30多年。

胃育溪蟾是中等身型的蛙類，呈深灰色，背部有細(xì)小的疙瘩。雌蛙較雄蛙大，雌蛙長(zhǎng)約44-54毫米，雄蛙長(zhǎng)約33-41毫米。

澳大利亞悉尼的新南威爾士大學(xué)古生物學(xué)家邁克·阿徹和保護(hù)生物學(xué)家邁克爾·馬赫尼等人從事的“拉扎勒斯項(xiàng)目”，就是專門復(fù)活胃育溪蟾的。不過(guò)，被用于克隆的滅絕胃育溪蟾的DNA，并非是其1984年滅絕后從其殘骸中提取保存的，而是在其瀕臨滅絕的1979年由澳大利亞阿德萊德大學(xué)的邁克·泰勒將胃育溪蟾的部分包含DNA的組織保存到了冷凍器中。

阿徹等人采用與產(chǎn)生克隆羊多利相似的技術(shù)，即體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)來(lái)復(fù)活胃育溪蟾。2013年初，研究人員以澳洲的大青蛙為供卵者，在提取大青蛙的卵子后，用紫外光滅活大青蛙的細(xì)胞核，然后把保存的已滅絕的胃育溪蟾的DNA，植入細(xì)胞核已滅活的大青蛙卵子中。結(jié)果，幾周后，有一個(gè)卵子活動(dòng)起來(lái)，而且存活了3天，長(zhǎng)成了一個(gè)囊胚。經(jīng)過(guò)DNA檢測(cè)證明，這個(gè)囊胚包含的遺傳物質(zhì)是胃育溪蟾的。

復(fù)活滅絕動(dòng)物的另一例嘗試是，西班牙研究人員于2009年克隆了一只已經(jīng)滅絕的布卡多野山羊。研究人員認(rèn)為，布卡多野山羊在2000年前就滅絕了，但是在1999年西班牙研究人員追蹤并捕獲到世界上最后一只叫做希里亞的13歲布卡多雌野山羊，意識(shí)到這種野山羊的珍貴性后，研究人員從野山羊的耳朵上采集了它的皮膚細(xì)胞冷凍儲(chǔ)藏起來(lái)，然后將其釋放。幾個(gè)月后，希里亞被發(fā)現(xiàn)死在一棵倒下的樹(shù)旁，這也意味著布卡多野山羊是最近才滅絕的。

隨后，西班牙薩拉哥薩大學(xué)的喬希·弗奇等人把保存的布卡多野山羊的皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核，植入到家養(yǎng)山羊去除了細(xì)胞核的卵子中，通過(guò)電擊讓卵子發(fā)育，成為重組胚胎。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了兩次，有7只家養(yǎng)山羊成功懷孕，但最后僅有1只雌性布卡多野山羊出生，并且是以剖腹產(chǎn)方式娩出。最后，這只新出生的野山羊患有先天性肺部缺陷，在出生7分鐘后因呼吸困難而死亡。經(jīng)檢測(cè)，這只克隆的小羊羔的基因和布卡多野山羊的基因一致，從而被認(rèn)定為是一次短暫的成功的克隆。弗奇等人的研究結(jié)果發(fā)表在2009年4月的美國(guó)《獸醫(yī)學(xué)》雜志上。

然而，這兩例對(duì)滅絕動(dòng)物的克隆，實(shí)際上還是對(duì)存活的瀕危動(dòng)物的克隆，因?yàn)樗鼈兊募?xì)胞都是在其生前提取并保存在實(shí)驗(yàn)室中的。

克隆死亡不久的動(dòng)物已有先例

那么，克隆動(dòng)物的細(xì)胞都必須在生前提取嗎？可喜的答案是，不?？寺倓偹劳龅膭?dòng)物似乎完全沒(méi)有問(wèn)題，因?yàn)镈NA還不會(huì)降解。

例如，韓國(guó)濟(jì)州國(guó)立大學(xué)的樸世弼等人于2010年用一頭已死亡的牛的細(xì)胞克隆了一頭小牛，從而讓這頭死牛起死回生。不過(guò)，他們利用了冷凍技術(shù)。

2007年，樸世弼等人將一頭剛剛死亡的牛的細(xì)胞核植入一些去核卵細(xì)胞中，再利用體外授精技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)牛胚胎，并將其保存在-196 冷庫(kù)中。2010年1月，研究人員將胚胎取出解凍，并將其植入另一頭母牛的子宮中，這頭母牛于同年10月通過(guò)自然分娩產(chǎn)下了一頭克隆牛。小牛的基因組與那頭死去的牛完全相同。

因此，目前研究人員最有可能克隆近期死亡的動(dòng)物，因?yàn)樗鼈兊腄NA尚未降解。而且，世界各國(guó)也有一些研究人員陸續(xù)克隆了一些剛剛死去的動(dòng)物。如2003年9月，巴西研究人員克隆了一頭在事故中死亡的荷蘭種奶牛。2010年7月，美國(guó)加利福尼亞州斯克里普斯研究所和圣地亞哥動(dòng)物園聯(lián)合研究組，成功利用一只已經(jīng)死亡的鬼狒的皮膚細(xì)胞制造出了這種瀕危動(dòng)物的干細(xì)胞。雖然美國(guó)研究人員并未克隆出已經(jīng)死亡的鬼狒，但制造的干細(xì)胞已經(jīng)是克隆的前身了。

挽救和復(fù)活瀕危動(dòng)物要比滅絕動(dòng)物容易得多，因?yàn)橹辽龠€可以提取前者的DNA進(jìn)行克隆，甚至提取它們的生殖細(xì)胞用輔助人工生殖技術(shù)進(jìn)行孕育。

例如，北方白犀牛已經(jīng)瀕臨滅絕，剩下不能生育的3只生活在肯尼亞。我們可以提取白犀牛的生殖細(xì)胞進(jìn)行人工授精，發(fā)育成胚胎后再移植到水牛或奶牛代孕母親體內(nèi)孕育，足月后就可分娩出白犀牛。用干細(xì)胞、冷凍物種和輔助生殖等技術(shù)，新犀牛有望在2017年出生。

克隆已經(jīng)死亡的動(dòng)物沒(méi)有問(wèn)題，當(dāng)然也給復(fù)活滅絕動(dòng)物提供了希望。目前正在進(jìn)行的引人注目的一項(xiàng)研究就是，通過(guò)向亞洲象的卵細(xì)胞加入猛犸象DNA，試圖將滅絕的猛犸象克隆出來(lái)。

盡管克隆是挽救滅絕動(dòng)物的一種充滿希望的方式，但是，如果滅絕動(dòng)物死亡年代久遠(yuǎn)，超過(guò)其DNA的半衰期，克隆就可能是一種神話。當(dāng)然，另一個(gè)需要回答或解決的問(wèn)題是，滅絕動(dòng)物即便克隆出來(lái)，它們能適應(yīng)今天的環(huán)境而生存下來(lái)嗎？