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复活猛犸象

2009-02-04
猛犸象
复活猛犸象?
肖倩

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中青在线-中国青年报    2009-02-04    [打印] [关闭]

朔风卷走树梢最后的一片枯叶,气温早已降到冰点以下,而真正的酷寒才刚刚开始。
松鼠积极地囤积着过冬的食物,成千上万的野牛越过辽阔的美洲大陆迁徙向温暖的南方,克劳维斯人的一支已经卷起帐篷,收拾好行装,就要起程。独有一个庞然大物反向而行,拖着沉重的步履走向风雪弥漫的冰原,只留下落寞的背影……

这是电影《冰河世纪》的开头:洪荒时代,更新世末期,冰雪常年覆盖大片土地。现今的良田与都市大多尚处于冻土之下,眼下繁忙的海港则往往距大洋足有百里之遥。史前巨兽还在人类简陋的帐篷外逡巡咆哮,而那个有着弯曲的长牙、身被密毛、落寞而骄傲的巨大动物,猛犸象,还全然无法察觉悄然到来的命运。那是上一个冰川时期的尾声,万年时光,在这颗蓝色星球40亿年的生命中不过眨眼之间,可在现代人类纷乱短暂的回忆里,仿佛已遥远得不必被提起。

最后一只猛犸

在《冰河世纪》的二期续集里,猛犸不但在冰水消融后找到了新的伴侣,还重归繁荣的象群,灭门之祸一朝消弭。可是,那不过是电影人编制的美好谎言而已,真相绝非如此。

一万五千年前的地球,一场沧桑剧变正慢慢发生:地球正以难以察觉的速度变暖,冰川消融,海平面一再上升,植被的分布也相应发生了改变,与此同时,古人类追逐着猎物跨过位于今天白令海峡的陆桥,进入了北美洲——那才是真正的发现新大陆!在这里,宽广的大地上咆哮奔腾着各种大型动物。与那些在非洲和亚欧大陆上与人类共同进化、早已变得机警的动物不同,它们从未见识过这种能直立行走、会使用工具的生灵,故而完全不知如何躲避他们。这是打猎者的天堂。就这样,人类不断深入美洲大陆的内部,而越来越多的动物,包括猛犸,倒在石块与长矛之下。

到了八九千年前,海平面已抬升了百米左右,这一趋势正逐渐停止。此时,白令陆桥早已湮没在冰冷的北冰洋下,北美大陆与亚欧大陆彻底隔绝开来。猛犸赖以生存的栖息地一再缩减,仅占四万年前冰期时的十分之一。它们用以抵御严寒的长毛与厚达5厘米的皮下脂肪不但再无用武之地,并且阻碍散热。人类的直接捕杀让它们数量骤减,对其他动物的猎杀也间接改变了生态系统,同样影响到猛犸的存亡大计。还有一些研究认为人类也许给猛犸带去了它们无法抵御的新病毒,造成疫病暴发。关于猛犸灭绝的原因,至今是科学界争论不休的问题,但全球变暖和人类活动很可能联手带来了猛犸的末日。

没有人知道最后一头长毛猛犸象是被人类杀死,还是在自然界中孤独地死去。但在八千年前,这种曾经雄霸冰原的巨兽消失了。只剩下一些身段矮小的猛犸在遥远的北冰洋小岛上默默生存了千年之久,但终于也在公元前三千年到一千七百年之间逐渐灭亡。此后,猛犸当日的风姿只存在于古人的岩画之中。

它来自网上

让我们穿过千年风烟,来到2008年。依旧是北美大陆,位于宾夕法尼亚州立大学的比较基因组学和生物信息中心,一个在万年前也处在常年不化的冰雪之下的地方。这是米勒教授(Dr.Webb Miller)和舒斯特教授(Dr.Step han Schuster)的实验室。温暖的房间中,基因扩增仪(PCR仪)正忠实地扩增着基因片断,办公室里一台台电脑不知疲倦地吞吐着数据。在这里,研究者们正在破译着一个在自然界中失落已久的秘密——猛犸象的基因组序列。

他们所用的材料,是一团乱糟糟的深棕色毛发。与其他猛犸组织标本——譬如骨头相比,毛发有诸多好处。它不易受到细菌、真菌和病毒的侵袭,所以被这些外来基因污染的可能也大大减少,故而最大限度地保护了相对纯净的猛犸DNA。此外,毛发里水分少,DNA被致密的角蛋白紧紧包裹,降解速度远低于其他组织,所含基因相对完整。

在人们的想象中,为了获得保护较好的标本,这些科学家一定常年跋涉在西伯利亚的寒风中,发掘猛犸遗体。可事实上,这些标本却来自——eBay,网上购物中心。据舒斯特说,他们在网上找到无数出售猛犸毛发的卖家,还邀请俄罗斯的古生物学家和博物馆工作人员帮助他们调查这些毛发的真实性和合法性,最终以132美元一把的价格买下样本,将它们运到美国。

在实验室里,科学家将这些毛发细心地消毒、分解,从中提取DNA。此后,他们运用一种名为“454基因测序”的先进技术读取猛犸的DNA序列。别看它的名字毫无出奇之处,这种被誉为“新一代测序技术”的方法在其诞生后的短短三年中,早已声名鹊起。它比传统技术快上千倍,成本也相对低廉。2007年,研究者使用454技术,在短短两个月之内就破译了DNA双螺旋结构的发现者之一,诺贝尔奖获得者詹姆斯·沃森(James Watson)的个人基因组,花费不到100万美元。对比此前历时13年,预算30亿美元的人类基因组计划来说,真可算是基因测序史上突破性的一大步。现在,它所面临的是长眠已久的巨兽猛犸,其挑战性,绝不亚于那个白发苍苍的老头沃森。

基因测序的结果发表在2008年11月20日的《自然》杂志上。米勒和舒斯特宣称,他们已从毛发样品中测出总长度达40万亿个碱基对的DNA序列。但这些序列都是从长度仅为数百碱基对的DNA碎片中读取的,怎么知道哪些片断属于猛犸,或更进一步,如何判断它们属于哪些基因呢?为此,科学家们找到了可用以对照的蓝本——猛犸的近亲非洲象。与非洲象已知的基因序列比对之后,其中大约有30万亿被确定属于猛犸。这是生物学史上第一次,我们从一种已经灭绝了的动物身上,得到了这么多遗传信息。

通过解读这些信息,我们对猛犸的了解将大大增加。而这样的解读,在这篇《自然》文章中,已经可见一斑。科学家们发现,猛犸个体之间,以及猛犸与非洲象之间基因相似度非常高。这暗示着它们在疫病的侵袭下更容易大规模死亡。此外,科学家还发现某些基因变异为猛犸所独有,未见于任何其他哺乳动物。对这些基因的深入研究将帮助我们了解猛犸是如何在百万年的岁月中,进化成了那个身披长毛纵横冰原的巨型动物。

再造猛犸?

大约每一个科学迷看到这里都会满怀激动地问:“当我们破译了全套遗传信息之后,是不是可以克隆一头猛犸呢?”同样怀有这种心情的亨利·尼科尔斯(Henry Nicholls)带着他天马行空的奇想,走访了许多科学家,为我们描绘出一条重现猛犸雄风的道路。他的文章《让我们制造一头猛犸》与米勒和舒斯特的文章一起发表在《自然》上。

要克隆猛犸,仅知道50%~70%的基因序列可不够。不过猛犸毛发样品丰富,基因测序技术也日渐完善,只要科学家们拿到足够科研基金,总有一天会破译出100%的遗传信息。经过与现存大象基因组的比对,也能最终把基因顺序、每条染色体的组成都弄明白。那么下一步就是依照基因序列,合成DNA,创建染色体。这可不容易,迄今为止我们合成的最长的DNA也不过含有58万个碱基对。猛犸如果和非洲象一样,含有40多亿碱基对,56条染色体的话,平均下来需要合成的每条DNA大分子将含有近一亿对碱基,比现有纪录要高出200倍!

合成好遗传物质后,下面的工作将更为棘手。首先要把所有的染色体包裹成一个细胞核。加州大学圣迭戈分校的道格拉斯·福布斯(Douglass Forbes)建议把合成的染色体放入非洲爪蟾(Xenopus Laevis)的细胞提取物中,科学实验已经证明,在合适的条件下,染色体能自行组装成细胞核。那好,细胞核有了,如何把它导入卵子之中呢?首先,要采集卵子就大大不易。且不说大象差不多每4个月才排出一颗卵子,光看看她庞大的身躯,深埋在体表半米之下的卵巢,再加上通向卵巢道路上厚达1.3米、连性交后都不破裂、仅开一小口的产道,就知道要得到这颗卵子有多么不容易。还好,科学家们发现,可以将死象身上的卵巢组织取下冷冻起来,需要时移植到其他实验室动物——譬如老鼠——身上,加以激素调节,也有可能产生健康的卵子。

最终,我们把在青蛙细胞提取物里组装好的猛犸细胞核,移植到小老鼠身上生成的大象卵子之中,再通过不可思议的奇妙手术,把这颗受精卵送到大象的子宫内。经过漫长的两年怀胎,如果一切顺利,一头灰色的亚洲母象将发现自己刚刚生下一头长着长毛的小小猛犸象。

“对她来说,那该是多么不可思议的一天!”亨利说。

何去何从

如果真有一天,一只小猛犸诞生了,它将如何面对这个世界呢?也许它将在科学研究所的高墙和玻璃窗后度过一生?也许它将望着那些它祖先从未见过的衣冠楚楚的人类发愣?也许它会不甘寂寞,会咆哮、暴躁、困惑、忧郁、试着找寻其他猛犸?也许它会在疾病和孤单中默默死去?

但也许,我太悲观了,它或许还是有地方可去。从1989年开始,俄罗斯的科学家塞尔盖·兹莫夫(SergeyZimov)在西伯利亚东北部的切尔斯基市发起重建“更新世公园”的计划。在这里一片方圆160公里的土地上,更新世末期的许多植被完好地保留下来。日本和俄罗斯的科学家在过去的几年中,已经往该地区重新引入了驯鹿、驼鹿、麝香鹿、库亚特野马等数种曾与猛犸一起活跃在万年前的动物。据称,当该地食草动物的数量和植被分布相对稳定之后,科学家们还打算引进一些大型食肉动物,如西伯利亚虎,以期构建更为完整的生态圈。

为什么要构建这个生态公园?兹莫夫说,他相信人类的捕杀在冰河末期的动物大灭绝中占有重要地位,他想利用这个公园向世人展示,如果没有人类的干扰,哪怕在气候变化之后,动物们也能存活。

也许?古生物学的争论尘埃未定,但人类此刻对这颗星球的影响却不容置疑。

一方面,我们深入地心,远航宇宙、改良物种;另一方面,自然界中,由于人类的干扰,物种灭绝的速度加快了千倍以上。自工业革命以来,因加速燃烧地球留给我们的黑色财富而释放出的温室气体已经开始威胁我们的生存。现在,站在21世纪的开端,我们面对的是海面上升、植被缩减、生物灭亡。此情此景,与万年前何其相似。

还好,正如科学家们从未停止过探索生命奥秘的步伐,有良知的人们也从未停止过呼喊——拯救世界,也是拯救我们自己。同时,科技的发展也为我们解决现有问题带来更多的可能。

我并不知道,当第一头获得重生的小猛犸睁开眼睛的时候,它所面对的,是否会是一个值得它生活的世界,但我愿意心存希望。
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