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灭绝生物复活:生命科学的奇迹

时间:2019-06-13 23:37:40 来源:西南科技大学 作者:肖玉竺

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“组长,国际自然保护联盟的人来了。如果小羊存活的话,布卡多的状态可能会修改,由‘灭绝’到‘野外灭绝’!”实验室里,神色激动的助手忍不住对阿里亚斯说道。助手鼓励性地说:“手术一定能成功的。”

“这是唯一的希望了。”阿里亚斯祈祷着。

2003年7月30日,已经灭绝的布卡多山羊再次“现世”,“它很好,外表正常,没有畸形”。手术室里所有人都热切而喜悦地注视着这个新生命,这是世界上人类尝试复活已灭绝生物的第一例成功案例,让无数走在这条前途难辨、荆棘丛生道路上的科学家们看到了希望。

异因同路

布卡多山羊西莉亚的复活是世界上第一个成功复活灭绝生物的实验,却不是第一个研究复活灭绝生物的实验。截止现在,科学界成功复活灭绝生物的案例也只有少数几个,但是科学家在其它医学、生理学、和古生物史领域有着不小的收获。

2001年,加拿大教授凯文·L·坎贝尔(Kevin L.Campbell)在一档纪实节目中看到了从西伯利亚冻土层中挖掘出的完整长毛象遗骸。这令坎贝尔产生了好奇:这种亚洲象的古代亲戚是如何适应高纬度寒冷气候的。

坎贝尔希望从化石中提取出来的破碎的DNA片段,拼凑出一个完整的基因,将其植入活细胞中,去研究长毛象抵御严寒的生理机制。要完成这一看似简单的研究,背后需要有许多高难度的生物技术,这间接推动了生物学科的进步,在提取DNA片段的仪器、基因测序技术等方面都有了不小的进展。

与坎贝尔不同,英国生物学教授迈克尔·霍夫瑞特(Micheal Hofreiter)和他的教授研究小组是通过生物表层的基因重现,去研究灭绝生物灭绝的过程,找出对现代社会有意义和借鉴的部分。他们通过MC1R技术测试尼安德特人和现代欧洲人的蛋白质变化,从而推测出尼安德特人的的毛发颜色不同的原因和生活地域,窥见了当时尼安德特人生活的一部分状况。

复活灭绝生物的关键在于如何提取DNA,科学家在研究复活灭绝生物的同时,也是对DNA领域的研究。在霍夫瑞特的研究过程中,他的团队就发明了一种叫多重PCR的技术,如今成为了分子生物学家获取生物多重DNA采用的主要方法。

而复活灭绝生物这个研究本身,就有着保护生物多样性,承担起人类破坏环境后果的责任的作用。2013年,美国的科学家迈克尔·马尼奥(Micheal Manios)宣布:他曾提取了胃育蛙的细胞核注入到另一种青蛙的卵细胞中,目前这些卵细胞已经分裂形成了一个完整的细胞胚胎,如果进展顺利,很快,这个上个世纪已经灭绝了的物种将会复活。“西莉亚”复活计划的主持人是阿尔贝托·费尔南德斯·阿里亚斯 (Alberto Fernandez Arias) ,他坚信人类应该在复活灭绝动物的路上继续走下去,因为他相信“人类有责任将由于自己的过错而灭绝的动物带回这个世界”。复活灭绝生物,代表着人类承担起破环环境的责任,保护生物多样性。

生物能影响环境,科学家研究灭绝生物,日本和俄罗斯认为复活猛犸象可以缓解北极地区永久冻土的流逝;迈克尔·马尼奥复活胃育蛙是为了研究胃育蛙特殊的繁殖方式,希望可以从DNA中得到关键信息,分析这种特殊方式的成因;复活灭绝生物中所用到的基因技术和人工繁殖技术等,有助多种动物的保育。复活灭绝生物所带来的种种好处,让众多科研工作者对复活灭绝生物趋之若鹜。

寒光下的反抗

1999年,西班牙生物学家阿尔贝托·费尔南德斯·阿里亚斯(Alberto Fernandez Arias)诱捕到了最后一只布卡多山羊西莉亚,提取了它的细胞样本并放入液氮中保存。西莉亚死亡后,阿里亚斯的团队便开始利用克隆技术和西莉亚的细胞样本复活布卡多山羊。克隆就是在保留的细胞样本中提取细胞核,并将其植入抽出了细胞核的卵母细胞中。由于细胞核中包含了生命体的所有生命信息,所以新出生的小羊遗传了西莉亚的所有特征,是西莉亚的再生,布卡多山羊“复活”了。令人遗憾的是,2003年,作为灭绝生物复活标志性一步的克隆“西莉亚”只存活了7分钟,当发现西莉亚呼吸困难救助无果后,实验室人员开始静静等待它的死亡。“西莉亚”死后,研究人员为了寻找实验失败的原因,很快将“西莉亚”解剖。

除了提取基因克隆生物以外,科学家还尝试将提取到的灭绝生物的基因拼接到它的近亲物种的基因上,培育出两者的杂交胚胎,多次拼接不同特性的基因,以此获得具备灭绝生物所有特征的生物,既可以看作是这个物种的复活。2017年,美国哈佛大学一个团队与非营利性组织“复苏”(Revive and Restore)就尝试利用CRISPR基因编辑工具,将从长毛猛犸象残骸上获取的基因拼接到亚洲象的脱氧核糖核酸(DNA)上,从而培育出杂交胚胎。

但这种方法,是一种基因编辑方式,基因编辑技术的伦理问题一直是科学界纠缠不清的地方,科学界对于人是否拥有任意改变生物基因权力,有着不同的看法和争论。事实上,灭绝生物复活的研究经常受到部分人士的诟病。

作为动物权益保护的先驱,彼得·辛格(Peter Singer)在《动物的解放》(Animal Liberation)一书中,使用了物种歧视(speciesism)这个词,把它与现实中的种族歧视和性别歧视联系起来,阐述了他“人类支配非人类动物”的观点。

功利主义理论是动物保护领域的主要理论支撑之一,创始人杰里米·边沁(Jeremy Bentham)认为,感受苦乐是衡量道德的标准,而动物既然能够感知这两种情绪,那么在立法中就不应该忽视低等动物的利益。长久以来,亨利·塞尔特(Henry Selter)、戴维·德格拉齐亚(David DeGrazia)和彼得·辛格(Peter Singer)等学者们为了动物动物的权益而不断向社会发声。他们认为动物的权益应该得到保障,批判在复活灭绝生物研究过程中对动物做出解剖、强行繁殖等行为,认为是不人道的。

前途未卜

19世纪,因为全身具有药用价值,遭到人类的大范围猎捕,曾经因为数量多而被认为永远不会灭绝的旅鸽灭绝了。非科学研究发现,旅鸽群是北美森林扰动的重要因素,营利性组织“复苏”(Revive and Restore)致力于使用保留的DNA样本复活旅鸽,以旅鸽促进森林的再循环,使得北美森林生态系统更具生产力和多样性。但自然界的生存规则是“物竞天择,适者生存”,已经被淘汰的旅鸽如果再次复活,如果依旧不能适应竞争,等待旅鸽的依旧是灭亡。

根据全球政府间气候变化专业委员会(IPCC)的科学评估报告指出:过去100年全球气候总的趋势是变暖,全球地面气温上升了0.3—0.6℃,报告推测,21世纪气候变化的频率和幅度可能将大大超过过去5000年中的变化。已经灭绝了一个世纪旅鸽,将面对一个完全境已经有了极大的不同,猛犸象“复活”后首先面对的就是生存环境的变化。

同时,学术期刊《大众科技》上2006年一篇名叫《已灭绝动物该不该复活》的文章指出,随着复活灭绝生物研究的不断深入,另一种不同的声音已经响起。达尔文认为,“物竞天择,适者生存”,新物种的产生与现存物种的灭亡有着密切的联系,人为地干涉生物界的自然淘汰是一件违背自然规律的事。因为即便复活了这些动物,适合它们生存的环境也已经消失,已经被生物链踢出去了的物种又再强行加进链条中,会导致现在的生态平衡被打乱。史前生物的复活可能带来一些未知的病源和病毒。2014年美国趣味科学网站报道的一则消息称:现代生物的灭绝速度,是人类开始改变地球前物种灭绝速度的1000倍,并且是新物种创生速度的数千倍。对于目前还处于攻克难关期间的复活灭绝生物研究来说,这份研究对于增加生物多样性并没有多大的价值。

加拿大渥太华大学约瑟夫·班尼特(Joseph Bennett)博士和同事调查分析复活灭绝物种并将它们引入野生环境所产生的“成本和收益”,研究了复活灭绝物种过程对保护濒危物种产生的影响。由于物种保护成本远大于物种保护收益,班尼特认为与其耗费大量人力、财力复活已灭绝的生物,不如多花费精力去保护濒危动物。加拿大渥太华卡尔顿学生物学家约瑟夫·班尼特(Joseph Bennett)说,“如果一个亿万富翁想要借此表达他对生物多样性保护的关注,那么这种做法无疑是虚伪的。如今有大量可以通过相同的资源加以拯救的濒临灭绝的物种。”如果科学家想通过复活灭绝生物去保持生态平衡,维护生物多样性,从班尼特的研究去看,两者是矛盾的。复活灭绝生物可能导致生态系统失衡,进而影响到人类的生存环境。

另外,目前对灭绝生物复活采用的主要是DNA手段,或者说是变相的克隆技术,但国际上一直都有对 “克隆人”出现的担忧。加拿大政府于2001年5月向议会提交了一份禁止克隆人的法律草案,禁止所有与克隆人相关的行为;2001年6月,英国决定立法以禁止生殖性克隆人的出现。

目前,复活灭绝生物研究仍在继续,“不可否认的是,使灭绝动物复活在多个领域有着很多潜在的意义。” 全国科学院动物研究所的李孟华教授表示:“但我们必须正视灭绝动物复活将会带来的一些可能性危害。”美国、全国、日本等世界各国都在进行复活古生物的研究,不可否认,复活灭绝生物的研究是世界科技进步的体现,也具有诸多的益处,但科学界在研究的同时,也应当意识到研究存在的问题和影响,对此做出应对的举措。

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西南科技大学·肖玉竺供稿

责任编辑:高永锋

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