又见猛犸象:基因编辑技术开启人类关键转折

又见猛犸象:基因编辑技术开启人类关键转折

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一种曾经徜徉于永久冻土地区的史前巨兽,它们很可能因为人类祖先的到来而最终走上灭绝,缺少了它们的冻土变得不稳定。今天,在全球变暖的大背景下,我们能否利用基因技术让它们再现世间?本·莫兹里奇的《又见猛犸象》,为我们介绍了一群为此而努力的科学家,以及其中不为人知的故事。

一、为什么要复活猛犸象


大约一两万年前的冻土,不像今天的西伯利亚那样长满了苔藓和地衣,而是到处都是茂盛的草丛,以及巨型动物。这些巨型动物生活在当时世界上最大的生物群落中,它们不断地踩踏和翻腾大地的表层,它们掀开泥土,让脚下的泥土暴露在更寒冷的空气中,使得冻土保持着长期冰冷的状态。


今天,随着工业文明的不断发展,越来越多的二氧化碳被排放到了空气中,导致了全球气候的变暖,北极地区变暖的速度比其它地区高出了两倍。在这种情况下,永久冻土地区有很大的可能会融化。冻土中封存着丰富的二氧化碳和甲烷,一旦冻土融化,这些气体就会逐渐释放出来,跟着带出来的是惊人的碳量,比焚烧掉地球上全部森林还要高出三倍!冻土的融化会加速气候变暖,而气温升高又将进一步推动冻土融化,这将形成恶性循环,导致全球持续变暖的灾难性后果。所以,现在的当务之急,是要阻止冻土融化,锁住冻土里的碳。


早在1988年,俄罗斯的科学家兹莫夫就开始了有关研究。他在西伯利亚一个160平方千米的保护区内,用拖拉机、打桩机、推土机,甚至是收购来的二战时期的坦克,来模拟巨型动物行为造成的结果。他在雪地里凿洞、敲碎树木、翻起地衣和苔藓,用坦克的重压模拟动物的踩踏效果。他成功地将这片区域的平均气温降低了9摄氏度。兹莫夫充分地证明了巨型动物的存在能够维持冻土地带的稳定。这就意味着,如果复活了猛犸象等巨型动物,让它们回归到原本的生态环境中,人类也许能够找到解决冻土融化问题的方案。

二、组建复活猛犸象的科学家团队


乔治•丘奇是全球生物技术领域的泰斗,同时也是美国科学院和工程院的双料院士,而且在哈佛大学和麻省理工学院两所顶尖学校均有教授职位。在基因技术上,丘奇是世界顶级专家。他决定开张复活猛犸象的工作。他的思路是以当代大象为蓝本,以基因工程技术改造,植入猛犸象基因,来复活它。


2012年,他决定启动这个项目。作为这个项目的召集人,丘奇必须负责统筹全局,他需要足够强力的帮手。经过反复思考,丘奇选定杨璐菡直接负责这个项目。杨璐菡参与了丘奇实验室中的猪器官移植项目,既是丘奇的得力门生,又是一位心怀天下的年轻学者。面对能改善全球生态问题的复活猛犸象项目,杨璐菡自然不会拒绝。


接下来,邱奇要为杨璐菡配备队员。


第一位队员是鲍比•达德,一位毕业于加拿大麦克马斯特大学的博士,他在博士期间致力于研究裸鼹鼠。他拥有对哺乳动物细胞丰富的知识、独特的见解,以及良好的实验操作技能,仍然获得了丘奇实验室的工作机会。


第二位队员是马戈•门罗,一位毕业于波士顿大学的生物医学工程学的博士,聪明而讨人喜欢,有足够的能力承担这项任务。


最后一位入选的队员是贾斯廷•奎恩,一位自学成才并且热情洋溢的科学家。


到2013年初,复活猛犸象的研究团队组建了起来。

三、这个团队要怎样去复活猛犸象


首先,要确定研究目标。或者说,要做到什么程度,才算是复活了猛犸象。


团队确定了猛犸象的13项基本特征,其中有4项被认为是最重要的。为了获得这些特征,每个人都领到了任务。鲍比和马戈负责联系动物园寻找大象样本;杨璐菡全力寻找完整的猛犸象基因组,并收集研究基因序列;奎恩则负责设计和准备基因编辑技术的所有组件。


此外,一位名为杰克•沃尔顿的生物学博士作为临时的队员加入了这项工作,他的工作是获得大象新鲜的胎盘,以便团队可以从中获得活的胚胎干细胞。2013年4月,小象出生,冒着被大象攻击的风险,沃尔顿得到了胎盘,足够新鲜。


但大象的干细胞似乎非常懒惰,不肯分裂。另一个问题是,分裂中的细胞还会逐渐衰老。这意味着,无法长期培养某一群细胞。


必须要打破细胞枷锁,获得停止衰老、不断分裂的干细胞。


四个称为山中因子的基因是解决问题的关键。团队尝试在大象的细胞中嵌入山中因子,诱导形成了可以持续分裂的细胞团。


接下来就是植入猛犸象的基因。这些基因被分别植入到不同的细胞中,培养形成细胞团,以验证基因的功能。最终,从2013年到2016年末,研究团队获得了14个类器官,包括猛犸象的血红蛋白、皮下脂肪、耳朵细胞和尾巴细胞等。技术验证已经完成,研究已获得初步成功。


但也许还要好多年你才能见到复活的猛犸象徜徉在冻土带。因为基因需要被组合到同一个细胞中,这需要时间。让细胞发育成小象,小象成年,直到它产下第一头小猛犸象,才有一个真正的可以繁殖的猛犸象家庭才算出现。这都需要时间。而让小群猛犸象在野外适应北极地区的环境也需要时间。研究过程中每前进一步都会带来令人振奋的消息,同时,也困难重重。


不过,希望已经产生,猛犸象的回归,可以期待!


也许未来某一天,在西伯利亚的冻土带驱车旅行的时候,我们能够看到高高的野草,能够看到成群迁徙的猛犸象,还有那宏伟的大角鹿……我们期待着那些曾经被送走的巨兽们,再次回到这个星球。


解读 | 冉浩

动物学者,特聘研究员,蚁网站长,作家,中国科普作家协会会员,科学松鼠会成员。研究方向为社会昆虫学和古生物学。与周善义教授等合作,完成了我国蚁学家首次对本土蚂蚁物种资源的系统整理。已发表SCI论文16篇,CN期刊文章超过600篇,出版图书多部,代表作为清华大学出版社出版的《蚂蚁之美》。

播音 | 张煜

策划编辑 | 陈艳

音频编辑 | 陈子夫

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用户评论
  • 1582719gmxg

    声音是不是错了,我听到还是上帝的手术刀那本。

  • 观月听雨

    4*4 4*4*4

  • 13638737ruc

    牛人跨界也是牛

  • 乐居家小刘同学

    我听的也是上帝的手术刀

  • 冰剑客1

    说错了,是骨髓

  • a流刃若火

    文稿对不上,标题也是

  • 路壮壮_3k

    白细胞是由骨髓产生的不是脊髓

  • 1329970wiuz

    学习

  • 赵大狗子

  • JRDai

    题目和内容完全对不上???