摘要: 外媒稱，遺傳工程和克隆技術(shù)的最新發(fā)展使人類萌生了讓過(guò)去已經(jīng)滅亡的動(dòng)物“復(fù)活”的想法，但我們可以走到哪一步呢？加拿大麥克馬斯特大學(xué)古代DNA中心主任亨德里克·波伊納及其研究團(tuán)隊(duì)今年首次成功提取猛犸象這種只在科幻電影中出現(xiàn)過(guò)的遠(yuǎn)古動(dòng)物的完整基因組，并在美國(guó)《當(dāng)代生...
外媒稱，遺傳工程和克隆技術(shù)的最新發(fā)展使人類萌生了讓過(guò)去已經(jīng)滅亡的動(dòng)物“復(fù)活”的想法，但我們可以走到哪一步呢？加拿大麥克馬斯特大學(xué)古代DNA中心主任亨德里克·波伊納及其研究團(tuán)隊(duì)今年首次成功提取猛犸象這種只在科幻電影中出現(xiàn)過(guò)的遠(yuǎn)古動(dòng)物的完整基因組，并在美國(guó)《當(dāng)代生物學(xué)》半月刊上發(fā)表了相關(guān)報(bào)告。對(duì)于能夠獲得早已滅絕的猛犸象的完整生物數(shù)據(jù)資料，波伊納感到十分興奮。他表示：“最近10年來(lái)相關(guān)研究進(jìn)展很快。我作為學(xué)生參與了這項(xiàng)研究的第一階段，而今我正致力于第二階段的研究工作。我感到自己在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)成了一個(gè)老者，雖然我只有44歲?！?/p>
據(jù)西班牙《趣味》月刊9月號(hào)報(bào)道，重建古生物的基因最初是一個(gè)非常局限的研究項(xiàng)目。波伊納坦言：“那時(shí)候我們認(rèn)為永遠(yuǎn)都無(wú)法獲取滅絕生物的完整基因組，頂多能找到一些支離破碎的片段。但是現(xiàn)在一切都變了?！弊C據(jù)就是發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》上的兩個(gè)完整的基因組。第一個(gè)基因組屬于一只4300年前生活在現(xiàn)在俄羅斯北冰洋島嶼——弗蘭格爾島上的猛犸象。它是猛犸象種群最后的幸存者之一。另一個(gè)基因?qū)儆谝粋€(gè)有著4.48萬(wàn)年歷史的猛犸象標(biāo)本。它在西伯利亞的永久凍土中被發(fā)現(xiàn)時(shí)幾乎完好無(wú)損。
報(bào)道稱，最新的基因組測(cè)序技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)處理大量的DNA數(shù)據(jù)，在研究過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。波伊納表示，目前已經(jīng)進(jìn)入到該項(xiàng)目的第三個(gè)階段，可以通過(guò)基因組了解曾經(jīng)一統(tǒng)地球但最終卻突然滅絕的猛犸象的進(jìn)化歷史。
波伊納對(duì)猛犸象的進(jìn)化歷史非常感興趣，因?yàn)檫@個(gè)物種曾經(jīng)與人類共同生活在地球上，二者都起源于600萬(wàn)年前的非洲。猛犸象在遷徙的過(guò)程中占領(lǐng)了中亞地區(qū)，在西伯利亞北部演化出亞種，甚至到達(dá)了歐洲。與此同時(shí)，它們穿越了連接歐亞大陸和北美大陸的白令海峽大陸橋。
在此過(guò)程中，猛犸象演化出多種可以歸在猛犸屬的長(zhǎng)鼻目動(dòng)物。除了真猛犸象，在北美和中美地區(qū)還出現(xiàn)了另一種體型龐大的猛犸象，但是并不像真猛犸象那樣毛發(fā)繁密。這種猛犸象叫做哥倫比亞猛犸象。波伊納也對(duì)哥倫比亞猛犸象的DNA進(jìn)行了分析。到底基因發(fā)生了那些變化，才使這些起源于氣候干燥炎熱的非洲的猛犸象能夠適應(yīng)其他地區(qū)，甚至極地的寒冷天氣，是其研究團(tuán)隊(duì)的研究課題之一。而且這些地區(qū)還曾經(jīng)歷過(guò)劇烈的氣候變化、冰川期和間冰川期。從冰川期到間冰川期，氣溫會(huì)從極寒達(dá)到極熱。
哥倫比亞猛犸象的體型是真猛犸象的兩倍。它們生活在目前墨西哥和美國(guó)境內(nèi)的具有大陸性氣候的大草原上，與此同時(shí)真猛犸象已經(jīng)適應(yīng)了寒冷的氣候。二者成為截然不同的兩種長(zhǎng)鼻目動(dòng)物。然而，波伊納表示，對(duì)樣本的線粒體內(nèi)部的DNA進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，由于酷寒迫使真猛犸象向南部遷徙，這兩種猛犸象曾在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)相遇。他說(shuō)，兩種猛犸象相遇之后，雌性真猛犸象在雄性哥倫比亞猛犸象當(dāng)中挑選佳偶繁衍生息。過(guò)去的研究顯示，這是兩種截然不同的猛犸象，在上百萬(wàn)年中都未曾謀面，但現(xiàn)在的研究表明，它們?cè)?jīng)雜交，并因此保持基因多樣性。
報(bào)道稱，在基因上還鐫刻著滅絕物種的墓志銘。猛犸象這種體型龐大的哺乳動(dòng)物具有如此強(qiáng)大的適應(yīng)能力，是什么致其滅絕？到底是什么原因?qū)е?.1萬(wàn)年前在新西蘭、澳大利亞、美國(guó)、亞洲和歐洲等地80%至90%的猛犸象突然滅絕？是天氣因素還是人為因素？抑或二者共同導(dǎo)致？
波伊納表示，問(wèn)題在于，當(dāng)時(shí)兩種因素同時(shí)發(fā)揮了作用——?dú)夂虬l(fā)生變化的同時(shí)，人類也踏上了這些地區(qū)。有人認(rèn)為人類是罪魁禍?zhǔn)?，理由是在這些動(dòng)物的化石上發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)矛和其他石器留下的痕跡。反之，認(rèn)為是氣候變化致其滅絕的人則認(rèn)為不能在少量發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上就斷定是智人導(dǎo)致猛犸象滅絕。
DNA為這場(chǎng)論戰(zhàn)貢獻(xiàn)了什么？波伊納表示，可以分析猛犸象在人類尚未出現(xiàn)在其生存環(huán)境當(dāng)中時(shí)的基因多樣性。這種方法在于檢測(cè)一個(gè)與世隔絕地生存在小島或者西伯利亞地區(qū)和北美地區(qū)的動(dòng)物族群的基因多樣性，尤其是在產(chǎn)生極端氣候變化的情況下。長(zhǎng)鼻目動(dòng)物通常會(huì)組建一個(gè)等級(jí)鮮明的母系族群。一頭母象的死亡可能給一個(gè)長(zhǎng)鼻目族群帶來(lái)沉重打擊。因?yàn)槟赶笾辽傩枰獌赡陼r(shí)間才能孕育出一頭小象，此外還需要養(yǎng)育小象大約2到3年時(shí)間。
在瀕臨滅絕的物種的族群當(dāng)中，個(gè)體之間往往存在著密切的家族聯(lián)系，而且血緣關(guān)系會(huì)越來(lái)越近。缺乏基因多樣性加速了這個(gè)物種的滅絕。然而，波伊納和同事進(jìn)行的基因分析結(jié)果卻正相反：猛犸象在滅絕之前基因多樣性水平較高。
這就使猛犸象滅絕之謎更加云山霧罩。最有可能的情況是，位于地球上不同地區(qū)的數(shù)個(gè)猛犸象族群雖然基因多樣性水平較高，但卻受到極端氣候條件的威脅。不同族群的個(gè)體之間雜交，而不是與近親聯(lián)姻。即便如此，這個(gè)物種卻突然滅絕了。這怎么可能？可以想象，一定是有一股外部力量介入才導(dǎo)致這個(gè)物種在地球上消失。智人不但會(huì)使用武器，還擁有能謀劃大屠殺的聰明大腦。波伊納表示，雖然氣候變化可能導(dǎo)致量減少，但是壓垮猛犸象的最后一根稻草應(yīng)該是人類放上去的。
報(bào)道稱，利用古代生物的DNA進(jìn)行進(jìn)化研究是一個(gè)有趣的課題，但最令大眾感興趣的還是通過(guò)基因技術(shù)使已經(jīng)滅絕的動(dòng)物復(fù)活。雖然這在不久前還只是一種科學(xué)猜想，但早已借助邁克爾·克賴頓的小說(shuō)《侏羅紀(jì)公園》，以及好萊塢導(dǎo)演史蒂文·斯皮爾伯格根據(jù)該小說(shuō)拍攝的電影深入普通大眾的心。在電影中，多虧了琥珀里的蚊子在6500萬(wàn)多年前曾吸過(guò)恐龍血，恐龍才得以利用從血中提取的基因克隆出來(lái)。
很少有人知道，克賴頓的靈感來(lái)源于亨德里克·波伊納的父親喬治·波伊納上世紀(jì)80年代發(fā)表的關(guān)于如何從琥珀中昆蟲身上提取DNA的論文。不過(guò)這位著名的古生物學(xué)家并沒(méi)有在論文當(dāng)中提到如何讓恐龍復(fù)活。他在利用黎巴嫩、緬甸和加拿大琥珀展開的最新研究中為我們展現(xiàn)了一個(gè)侏羅紀(jì)時(shí)期的生態(tài)系統(tǒng)。在這個(gè)生態(tài)環(huán)境中，蚊子等昆蟲在吸血的過(guò)程中讓恐龍等脊椎動(dòng)物感染上可能導(dǎo)致瘧疾、黑熱病和腸道紊亂的細(xì)菌。這些疾病足以讓整整一個(gè)族群滅亡。
讓滅絕動(dòng)物起死回生的想法根植在亨德里克·波伊納頭腦中。憑借得天獨(dú)厚的身份，亨德里克·波伊納見(jiàn)證了基因排序技術(shù)在最近幾十年的發(fā)展。他說(shuō)：“我從小聽的故事就是如何從密封在琥珀中的昆蟲體內(nèi)提取并克隆DNA。我還記得父親與克賴頓的談話內(nèi)容。最后我們都成了斯皮爾伯格電影的科學(xué)顧問(wèn)。我差一點(diǎn)兒就在電影里扮演一個(gè)角色，不過(guò)他們最終還是選擇了一名專業(yè)演員?！?/p>
亨德里克·波伊納認(rèn)為，從DNA當(dāng)中讀取的信息具有局限性?！顿_紀(jì)公園》依然是科幻作品，也許由于種種原因永遠(yuǎn)都不會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。蚊子可能在恐龍眼睛周圍或者鼻粘膜等柔軟的地方吸食血液，而未消化掉的血液最后殘留在其胃里。還有一種可能就是，恐龍的紅細(xì)胞具有細(xì)胞核，而細(xì)胞核中含有遺傳信息。這和與恐龍有著親緣關(guān)系的鳥類情況相似。與之相反，哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核。但完全行不通的是，從殘留在蚊子胃里的血液中提取DNA，因?yàn)槠駷橹苟紱](méi)有證據(jù)顯示這些血液在數(shù)百萬(wàn)年中都不會(huì)降解。這就是問(wèn)題所在。即便是不含有遺傳信息的化石蛋白質(zhì)也不可能保存超過(guò)100萬(wàn)年。
因此，讓滅絕動(dòng)物起死回生也是有時(shí)間限制的，不能是6500萬(wàn)年前滅絕的動(dòng)物。但是最近10年來(lái)亨德里克·波伊納對(duì)猛犸象的基因?qū)W研究讓持有懷疑觀點(diǎn)的人倍感驚訝。他說(shuō)：“我們基本上已經(jīng)掌握了猛犸象的全基因組序列，但目前尚無(wú)法檢測(cè)其基因組重復(fù)序列。”普通人很可能會(huì)忽略這些細(xì)節(jié)，但有些投資家卻把這看成了賺錢的機(jī)會(huì)。數(shù)年前曾有一個(gè)富甲一方的企業(yè)家想出錢請(qǐng)亨德里克·波伊納建立一座史前動(dòng)物園。雖然這個(gè)提議非常具有誘惑力，但他還是拒絕了。
亨德里克·波伊納表示，如果人類是導(dǎo)致物種滅絕的罪魁禍?zhǔn)?，那么就有義務(wù)和責(zé)任讓它們復(fù)活。他發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在很多學(xué)生并不重視抗擊氣候變化、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和垃圾回收等問(wèn)題。他們的父輩依然駕駛著污染環(huán)境的大排量汽車。他希望能夠激發(fā)年輕一代對(duì)保護(hù)動(dòng)物和維護(hù)生態(tài)環(huán)境的熱情。在幼年時(shí)期，父母經(jīng)常當(dāng)著他的面討論有關(guān)滅絕動(dòng)物的問(wèn)題。他們認(rèn)為，最美好的結(jié)局不應(yīng)只是讓滅絕動(dòng)物復(fù)活，而是看到它們重返大自然。
那么到底是什么理由讓亨德里克·波伊納拒絕了當(dāng)初那位企業(yè)家的建議？他認(rèn)為，科學(xué)家搞科研并不是為了錢。如果有人在你身上投資，那么此人的目的應(yīng)當(dāng)是讓錢生錢，這是一種交易模式。如果讓滅絕動(dòng)物復(fù)活只是為了建立一個(gè)供人們觀賞的動(dòng)物園，那么這并不是他最終希望看到的。這并不是在修復(fù)生態(tài)環(huán)境，而是在建立一座主題公園。
