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滅絕生物復活:生命科學的奇跡

時間:2019-06-13 23:37:40 來源:西南科技大學 作者:肖玉竺

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“組長,國際自然保護聯盟的人來了。如果小羊存活的話,布卡多的狀態可能會修改,由‘滅絕’到‘野外滅絕’!”實驗室里,神色激動的助手忍不住對阿里亞斯說道。助手鼓勵性地說:“手術一定能成功的。”

“這是唯一的希望了。”阿里亞斯祈禱著。

2003年7月30日,已經滅絕的布卡多山羊再次“現世”,“它很好,外表正常,沒有畸形”。手術室里所有人都熱切而喜悅地注視著這個新生命,這是世界上人類嘗試復活已滅絕生物的第一例成功案例,讓無數走在這條前途難辨、荊棘叢生道路上的科學家們看到了希望。

異因同路

布卡多山羊西莉亞的復活是世界上第一個成功復活滅絕生物的實驗,卻不是第一個研究復活滅絕生物的實驗。截止現在,科學界成功復活滅絕生物的案例也只有少數幾個,但是科學家在其它醫學、生理學、和古生物史領域有著不小的收獲。

2001年,加拿大教授凱文·L·坎貝爾(Kevin L.Campbell)在一檔紀實節目中看到了從西伯利亞凍土層中挖掘出的完整長毛象遺骸。這令坎貝爾產生了好奇:這種亞洲象的古代親戚是如何適應高緯度寒冷氣候的。

坎貝爾希望從化石中提取出來的破碎的DNA片段,拼湊出一個完整的基因,將其植入活細胞中,去研究長毛象抵御嚴寒的生理機制。要完成這一看似簡單的研究,背后需要有許多高難度的生物技術,這間接推動了生物學科的進步,在提取DNA片段的儀器、基因測序技術等方面都有了不小的進展。

與坎貝爾不同,英國生物學教授邁克爾·霍夫瑞特(Micheal Hofreiter)和他的教授研究小組是通過生物表層的基因重現,去研究滅絕生物滅絕的過程,找出對現代社會有意義和借鑒的部分。他們通過MC1R技術測試尼安德特人和現代歐洲人的蛋白質變化,從而推測出尼安德特人的的毛發顏色不同的原因和生活地域,窺見了當時尼安德特人生活的一部分狀況。

復活滅絕生物的關鍵在于如何提取DNA,科學家在研究復活滅絕生物的同時,也是對DNA領域的研究。在霍夫瑞特的研究過程中,他的團隊就發明了一種叫多重PCR的技術,如今成為了分子生物學家獲取生物多重DNA采用的主要方法。

而復活滅絕生物這個研究本身,就有著保護生物多樣性,承擔起人類破壞環境后果的責任的作用。2013年,美國的科學家邁克爾·馬尼奧(Micheal Manios)宣布:他曾提取了胃育蛙的細胞核注入到另一種青蛙的卵細胞中,目前這些卵細胞已經分裂形成了一個完整的細胞胚胎,如果進展順利,很快,這個上個世紀已經滅絕了的物種將會復活。“西莉亞”復活計劃的主持人是阿爾貝托·費爾南德斯·阿里亞斯 (Alberto Fernandez Arias) ,他堅信人類應該在復活滅絕動物的路上繼續走下去,因為他相信“人類有責任將由于自己的過錯而滅絕的動物帶回這個世界”。復活滅絕生物,代表著人類承擔起破環環境的責任,保護生物多樣性。

生物能影響環境,科學家研究滅絕生物,日本和俄羅斯認為復活猛犸象可以緩解北極地區永久凍土的流逝;邁克爾·馬尼奧復活胃育蛙是為了研究胃育蛙特殊的繁殖方式,希望可以從DNA中得到關鍵信息,分析這種特殊方式的成因;復活滅絕生物中所用到的基因技術和人工繁殖技術等,有助多種動物的保育。復活滅絕生物所帶來的種種好處,讓眾多科研工作者對復活滅絕生物趨之若鶩。

寒光下的反抗

1999年,西班牙生物學家阿爾貝托·費爾南德斯·阿里亞斯(Alberto Fernandez Arias)誘捕到了最后一只布卡多山羊西莉亞,提取了它的細胞樣本并放入液氮中保存。西莉亞死亡后,阿里亞斯的團隊便開始利用克隆技術和西莉亞的細胞樣本復活布卡多山羊。克隆就是在保留的細胞樣本中提取細胞核,并將其植入抽出了細胞核的卵母細胞中。由于細胞核中包含了生命體的所有生命信息,所以新出生的小羊遺傳了西莉亞的所有特征,是西莉亞的再生,布卡多山羊“復活”了。令人遺憾的是,2003年,作為滅絕生物復活標志性一步的克隆“西莉亞”只存活了7分鐘,當發現西莉亞呼吸困難救助無果后,實驗室人員開始靜靜等待它的死亡。“西莉亞”死后,研究人員為了尋找實驗失敗的原因,很快將“西莉亞”解剖。

除了提取基因克隆生物以外,科學家還嘗試將提取到的滅絕生物的基因拼接到它的近親物種的基因上,培育出兩者的雜交胚胎,多次拼接不同特性的基因,以此獲得具備滅絕生物所有特征的生物,既可以看作是這個物種的復活。2017年,美國哈佛大學一個團隊與非營利性組織“復蘇”(Revive and Restore)就嘗試利用CRISPR基因編輯工具,將從長毛猛犸象殘骸上獲取的基因拼接到亞洲象的脫氧核糖核酸(DNA)上,從而培育出雜交胚胎。

但這種方法,是一種基因編輯方式,基因編輯技術的倫理問題一直是科學界糾纏不清的地方,科學界對于人是否擁有任意改變生物基因權力,有著不同的看法和爭論。事實上,滅絕生物復活的研究經常受到部分人士的詬病。

作為動物權益保護的先驅,彼得·辛格(Peter Singer)在《動物的解放》(Animal Liberation)一書中,使用了物種歧視(speciesism)這個詞,把它與現實中的種族歧視和性別歧視聯系起來,闡述了他“人類支配非人類動物”的觀點。

功利主義理論是動物保護領域的主要理論支撐之一,創始人杰里米·邊沁(Jeremy Bentham)認為,感受苦樂是衡量道德的標準,而動物既然能夠感知這兩種情緒,那么在立法中就不應該忽視低等動物的利益。長久以來,亨利·塞爾特(Henry Selter)、戴維·德格拉齊亞(David DeGrazia)和彼得·辛格(Peter Singer)等學者們為了動物動物的權益而不斷向社會發聲。他們認為動物的權益應該得到保障,批判在復活滅絕生物研究過程中對動物做出解剖、強行繁殖等行為,認為是不人道的。

前途未卜

19世紀,因為全身具有藥用價值,遭到人類的大范圍獵捕,曾經因為數量多而被認為永遠不會滅絕的旅鴿滅絕了。非科學研究發現,旅鴿群是北美森林擾動的重要因素,營利性組織“復蘇”(Revive and Restore)致力于使用保留的DNA樣本復活旅鴿,以旅鴿促進森林的再循環,使得北美森林生態系統更具生產力和多樣性。但自然界的生存規則是“物競天擇,適者生存”,已經被淘汰的旅鴿如果再次復活,如果依舊不能適應競爭,等待旅鴿的依舊是滅亡。

根據全球政府間氣候變化專業委員會(IPCC)的科學評估報告指出:過去100年全球氣候總的趨勢是變暖,全球地面氣溫上升了0.3—0.6℃,報告推測,21世紀氣候變化的頻率和幅度可能將大大超過過去5000年中的變化。已經滅絕了一個世紀旅鴿,將面對一個完全境已經有了極大的不同,猛犸象“復活”后首先面對的就是生存環境的變化。

同時,學術期刊《大眾科技》上2006年一篇名叫《已滅絕動物該不該復活》的文章指出,隨著復活滅絕生物研究的不斷深入,另一種不同的聲音已經響起。達爾文認為,“物競天擇,適者生存”,新物種的產生與現存物種的滅亡有著密切的聯系,人為地干涉生物界的自然淘汰是一件違背自然規律的事。因為即便復活了這些動物,適合它們生存的環境也已經消失,已經被生物鏈踢出去了的物種又再強行加進鏈條中,會導致現在的生態平衡被打亂。史前生物的復活可能帶來一些未知的病源和病毒。2014年美國趣味科學網站報道的一則消息稱:現代生物的滅絕速度,是人類開始改變地球前物種滅絕速度的1000倍,并且是新物種創生速度的數千倍。對于目前還處于攻克難關期間的復活滅絕生物研究來說,這份研究對于增加生物多樣性并沒有多大的價值。

加拿大渥太華大學約瑟夫·班尼特(Joseph Bennett)博士和同事調查分析復活滅絕物種并將它們引入野生環境所產生的“成本和收益”,研究了復活滅絕物種過程對保護瀕危物種產生的影響。由于物種保護成本遠大于物種保護收益,班尼特認為與其耗費大量人力、財力復活已滅絕的生物,不如多花費精力去保護瀕危動物。加拿大渥太華卡爾頓大學生物學家約瑟夫·班尼特(Joseph Bennett)說,“如果一個億萬富翁想要借此表達他對生物多樣性保護的關注,那么這種做法無疑是虛偽的。如今有大量可以通過相同的資源加以拯救的瀕臨滅絕的物種。”如果科學家想通過復活滅絕生物去保持生態平衡,維護生物多樣性,從班尼特的研究去看,兩者是矛盾的。復活滅絕生物可能導致生態系統失衡,進而影響到人類的生存環境。

另外,目前對滅絕生物復活采用的主要是DNA手段,或者說是變相的克隆技術,但國際上一直都有對 “克隆人”出現的擔憂。加拿大政府于2001年5月向議會提交了一份禁止克隆人的法律草案,禁止所有與克隆人相關的行為;2001年6月,英國決定立法以禁止生殖性克隆人的出現。

目前,復活滅絕生物研究仍在繼續,“不可否認的是,使滅絕動物復活在多個領域有著很多潛在的意義。” 中國科學院動物研究所的李孟華教授表示:“但我們必須正視滅絕動物復活將會帶來的一些可能性危害。”美國、中國、日本等世界各國都在進行復活古生物的研究,不可否認,復活滅絕生物的研究是世界科技進步的體現,也具有諸多的益處,但科學界在研究的同時,也應當意識到研究存在的問題和影響,對此做出應對的舉措。

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西南科技大學·肖玉竺供稿

責任編輯:高永鋒

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