猛犸象万岁

据我所知，“复活灭绝”一词最早出现在科幻小说中。皮尔斯·安东尼 (Piers Anthony) 在其 1979 年出版的《魔法之源》一书中描述了一位探险家突然发现自己身边有猫，而在此之前，他一直认为猫是一种已经灭绝的物种。安东尼写道：“[探险家] 只是站在那里，盯着这场突然的复活灭绝，无法形成持久的看法。”我想，这正是我们许多人第一次遇到我们认为已经灭绝的生物的活体版本时的反应。

复活灭绝物种可能真的成为可能，即科学能够发展到不再存在灭绝的地步，这个想法既令人兴奋又令人恐惧，甚至对我来说也是如此。我是一名生物学家。我在加州大学圣克鲁斯分校教课并经营一个研究实验室。我的实验室专门研究古 DNA 生物学领域。我们和该领域的其他科学家开发了工具，从曾经活着的生物的骨骼、牙齿、头发、种子和其他组织中分离 DNA 序列。然后我们利用这些序列研究古代种群。我们从这些遗骸中提取的 DNA 大部分都处于非常糟糕的状态，这并不奇怪，因为它们的历史可以追溯到 70 万年前。

在我的职业生涯中，我研究过各种已灭绝动物的 DNA，包括渡渡鸟、巨熊、草原野牛、北美骆驼和剑齿虎。通过拼凑这些基因组的 DNA 序列，我们可以了解单个动物进化史的几乎所有信息：它所属物种最初是如何进化的、何时进化的、它所生活的种群在冰河时期气候变化时如何生存，以及它所生活的环境如何塑造了它的外貌和行为。我着迷于并常常惊讶于我们只需磨碎一块骨头并从中提取 DNA 就能了解过去。然而，无论我对我们的最新成果感到多么兴奋，我收到的最常见的问题是：“这是否意味着我们可以克隆猛犸象？”

永远是猛犸象。

这个问题的问题是，它假设，因为我们可以了解灭绝物种的 DNA 序列，所以我们可以利用该序列创建一个相同的克隆。不幸的是，这远非事实。

1996 年，为了克隆出多莉羊，苏格兰爱丁堡大学罗斯林研究所的科学家从一只成年母羊身上取出一小块含有活细胞的乳腺组织。他们利用这些细胞中的 DNA 克隆出一只与母羊一模一样的羊。这个过程称为体细胞核移植，或简称为核移植。然而，对于早已灭绝的物种（如旅鸽、渡渡鸟、猛犸象），通过核移植进行克隆并不可行。它需要完整的细胞。在从冻土带中发现的灭绝物种遗骸中从未发现过这样的细胞。

细胞 DNA 的降解在死亡后立即开始。植物和动物细胞含有酶，其作用是分解 DNA。这些酶称为核酸酶，存在于细胞、泪液、唾液、汗液，甚至指尖上。核酸酶在我们活着时必不可少。它们在入侵的病原体造成任何损害之前将其消灭。它们去除受损的 DNA，以便我们的细胞可以修复受损的 DNA。而且，在我们的细胞死亡后，它们会分解那些死细胞中的 DNA，以便我们的身体可以更有效地清除它们。在实验室中，我们通过将新鲜样本放入化学抑制剂溶液中或对其进行快速冷冻来阻止核酸酶降解我们试图分离的 DNA。北极是一个寒冷的地方，但它无法快速冷冻像猛犸象这样大的东西以保护其 DNA 免于腐烂。

除了核移植，另一种创造生物体的方法令人毛骨悚然，让人想起了电影《侏罗纪公园》 。与现实生活中的复活灭绝生物项目一样，侏罗纪公园的科学家们只能恢复部分恐龙基因组——在他们的案例中，是从琥珀中保存的蚊子血液中恢复的。当他们发现恐龙基因组中的空白时，他们使用青蛙 DNA 来补充序列。不幸的是，他们事先无法知道哪些 DNA 片段有助于使恐龙看起来和行为像恐龙，哪些片段是垃圾。我们可以假设这些虚构的科学家希望他们填补的空白主要在含有垃圾的区域。但是，当然，他们错了，一些青蛙 DNA 让未灭绝的恐龙奇迹般地转换了性别，导致了灾难的发生和 10 亿美元的全球票房收入。

在现实生活中的复活灭绝物种科学中，计划是确定基因组的哪些部分对于使灭绝物种的外观和行为恢复原样至关重要。然后，我们会找到现存近亲基因组的相应部分，切除关键序列，并用灭绝物种的版本替换它们。

说起来容易做起来难。

二.

猛犸象、亚洲象和非洲象的共同祖先生活在大约 600 万年前。这意味着猛犸象花了数百万年的时间单独进化。猛犸象基因组中最难组装的部分将是猛犸象与大象分道扬镳后发生变化的部分。对于复活灭绝物种而言，这些序列可能是最关键的。

幸运的是，我们不必克隆猛犸象来重现猛犸象的特征或行为。例如，我们可以了解编码猛犸象毛发的 DNA 序列，然后改变活象的基因组，使之成为毛发更浓密的大象。显然，重现猛犸象的特征与复活猛犸象不是一回事，但这是朝着这个方向迈出的一步。

如今，科学家对如何操控细胞、测序灭绝物种的基因组以及改造现存物种基因组的了解远比十年前多得多。这三项技术为最有可能实现的复活灭绝物种的方案（至少是第一阶段）铺平了道路：创造一个健康的个体。

这种方法可能如下。首先，我们找到一块保存完好的骨头，然后对灭绝物种（如猛犸象）的完整基因组进行测序。然后，我们研究该基因组，将其与现存近亲的基因组进行比较。猛犸象现存的近亲是亚洲象，所以我们将从亚洲象开始。我们找出大象基因组和猛犸象基因组之间的差异，然后设计实验来调整大象基因组，每次改变几个 DNA 碱基，直到它看起来更像猛犸象。然后，我们取出一个含有这些新的类似猛犸象基因组的细胞，让它发育成胚胎。最后，我们将这个胚胎植入雌象体内，大约两年后，这只大象生下了一只小猛犸象。

科学家已经对猛犸象基因组的大部分进行了测序，这些基因组是从猛犸象骨骼中提取的 DNA 片段拼凑而成的。哈佛大学乔治·丘奇实验室的研究人员也迈出了下一步。他们使用一种新的基因组编辑工具将编码 14 种猛犸象特征的 DNA（其中包括更浓密的毛发、更厚的脂肪层和能够在低温下更有效地输送氧气的血细胞）拼接到大象基因组中。目前还不可能将这些细胞培育成一个完整的有机体，但哈佛团队也在努力开发这项技术。如果成功的话，胚胎（其基因组中含有非常微小的猛犸象 DNA 片段）最终可以发育成活生生的、会呼吸的动物。

我们将基因改造的胚胎植入一头雌象体内，大约两年后，这头雌象生下了一只小猛犸象。

但这项实验的最终结果是什么？制造一头基因组中含有一些猛犸象部分的大象和制造一头猛犸象是一回事吗？毕竟，动物不仅仅是一串简单的 A、C、G 和 T——这些字母代表构成 DNA 的核苷酸碱基。今天，我们还没有完全理解如何从简单地将这些字母以正确的顺序串在一起，到制造出一个看起来和行为都像真物的生物体的复杂性。这将涉及的不仅仅是找到一块保存完好的骨头并用它来测序基因组。

三

当我想象成功复活灭绝物种时，我不会想象一头亚洲象在兽医和兴奋的科学家的密切关注下生下一只毛发稍多一些的大象。我不会想象这种奇异的生物被关在动物园的围栏里，供那些宁愿看霸王龙或始祖鸟的孩子们目瞪口呆地观赏。

我想象中的北极景象是完美的，猛犸象（或类似猛犸象的）家族在草原苔原上吃草，与驯鹿、马和驯鹿群共享这片冰冻的土地——猛犸象可以自由地漫步、发情和繁殖，无需人类干预，也不用担心再次灭绝。这构成了复活灭绝的第二阶段，该阶段建立在成功创造一个个体以繁殖并最终将整个种群释放到野外的基础上。在我看来，如果没有第二阶段，复活灭绝就不可能成功。

那种田园诗般的北极景象可能就在我们的未来。但首先，科学需要赶上电影的步伐。虽然我们已经对几乎整个猛犸象基因组进行了测序，但这项工作尚未完成。我们还远未了解该序列的哪些部分对于使猛犸象看起来和行为像猛犸象很重要。这使得我们很难知道从哪里开始，几乎不可能猜测我们还需要做多少工作。

另一个问题是，物种或个体之间的一些重大差异，例如发育过程中某个特定基因的开启，是表观遗传的。这意味着这些差异的指令不是编码在 DNA 中的，而是由动物生活的环境决定的。如果环境是一个圈养的繁殖设施怎么办？幼年猛犸象和幼象一样，吃母亲的粪便来建立一个能够分解它们所吃食物的微生物群落。是否有必要重建猛犸象肠道微生物？幼年猛犸象最终需要一个大的开放空间，在那里它可以自由漫步，但也要远离偷猎和其他危险。这可能需要一种新的国际合作与协调形式。

我的目的不是要说复活灭绝物种不会也不应该发生。事实上，我几乎可以肯定，在未来几年内，会有人声称已经实现了复活灭绝物种。但是，我会为接受这一说法设定一个高标准。如果将一个猛犸象基因插入正在发育的大象胚胎中，并且这只正在发育的大象能够存活到成年，那么复活灭绝物种就应该被宣布成功吗？纯粹主义者可能会说不，但我想知道插入猛犸象 DNA 会如何改变大象。如果一头毛发茂盛的大象出生时，其耐寒能力超过了所有现存大象，那会怎样？如果这只大象不仅看起来更像猛犸象，而且还能够在猛犸象曾经生活过的地方繁衍生息并维持一个种群，那会怎样？

尽管其他人无疑会对复活灭绝物种的成功设定不同的门槛，但我认为，复活灭绝物种——由于复活的猛犸象 DNA，一种能够在猛犸象曾经生活过的地方生活、在那种环境中像猛犸象一样行动的动物的诞生，就是一次成功的复活灭绝物种，即使这种动物的基因组明显更像大象。

复活灭绝物种的过程让我们能够积极创造一个比现在更好的未来，而不仅仅是一个比我们预期的更美好的未来。我们能否复活 100% 猛犸象或 100% 旅鸽的生物并不重要。重要的是，今天我们可以调整大象细胞，使其表达猛犸象基因。几年后，这些猛犸象基因可能会在现存的大象体内制造蛋白质，而由这些细胞组成的大象可能因此不再被孤立在非洲和亚洲不断减少的栖息地中。相反，它们将自由地游荡在西伯利亚、阿拉斯加和北欧的开阔地带，让这些地方恢复大型食草动物的所有优势，而这些优势已经消失了大约 8,000 年。例如，大型食草动物会砍倒树木、践踏灌木丛，并将种子和营养物质运送到很远的地方。通过除雪，猛犸象（或者更确切地说是耐寒的亚洲象）可能还会让永久冻土暴露在西伯利亚严寒的冬季中。这会降低土壤温度并减缓其中所含温室气体的释放。

复活灭绝物种是一种规划和应对未来环境变化的方法，与我们社会制定的任何其他战略截然不同。它将重新定义我们的可能性。

这个故事最初发表于 2015 年 6 月的《大众科学》杂志，改编自贝丝·夏皮罗的书《如何克隆猛犸象：复活灭绝的科学》。