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皮雷安野山羊的成功克隆,再度引起人们关于通过基因技术复活灭绝动物话题的热议。
① 我们能复活猛犸象吗?
科学家公布几近完整的猛犸象DNA序列,我们离复活灭绝动物的梦想又近了一步。但是,复活猛犸象仍然面临重重困难。
我们知道,地球上所有生物的生命特征都是由DNA决定的,DNA涵盖了生物的全部遗传信息,而且不同的生物对应不同的DNA序列,就像一本神奇的密码手册绝无重复。如果我们能够破解其中的信息,就有可能重塑生命。已灭绝的皮雷安野山羊的成功克隆再度引起了人们的热议:我们能够复活已灭绝动物如猛犸象、恐龙吗?
2008年12月19日,一个国际科学家小组公布了一组几近完整的猛犸象DNA序列,并宣布他们计划利用基因技术让1万多年前就已经灭绝的猛犸象“重现地球”。
猛犸象(又称长毛象)是陆地上生存过的最大的哺乳动物之一。猛犸象浑身长满长毛,有长鼻子和最长可达5米的象牙,与现存动物非洲象和亚洲象是近亲。距今大约350万年前,猛犸象曾广泛分布于亚欧大陆北部和美洲北部,但在大约1.1万年前突然灭绝。
多年来,科学家一直都在寻找猛犸象的基因物质。这一次,这个科学家小组通过对提取自一具冰冻的猛犸象遗骸的DNA样本进行分析,已经破译了其基因组序列的80%以上,从而为复活这种早已灭绝的史前动物提供了必要的基因基础。
当然,也有人对此表示质疑:仅靠存在于电脑中的一些基因组数据,我们真的就能让猛犸象复活吗?有科学家指出,要让猛犸象“重现地球”面临三大难题:
难题一:能否找到完整的DNA。
猛犸象已经灭绝1万多年。即使在十分寒冷的环境中,只要生物死亡,细胞就会迅速分解,细菌会迅速占领细胞并将细胞质破坏。因此,从早已灭绝的猛犸象身上取得的DNA,即便是来自于西伯利亚永冻层,也是支离破碎的。再把这些破碎的基因一段一段地提取出来,认真核对,拼凑出多达几十亿的完整DNA片段,而且绝对不出错,这太难了,因为稍有差池就可能提取到致死基因,造成生物随后的死亡。
难题二:能否找到与之匹配的卵细胞。
有了完整的细胞核,接下来就要找到匹配的卵细胞。克隆的基本过程是:首先,将含有遗传物质的待克隆动物的细胞核移植到去除了细胞核的代孕动物的卵细胞中,使两者融合形成新的卵细胞;然后,促使新细胞分裂,发育为一定程度的胚胎,植入代孕动物的子宫中,使之怀孕,这样便可以得到要克隆的动物。就科学家目前掌握的情况来看,要克隆猛犸象,非洲象似乎是最佳的卵细胞提供者。但是,如何才能将猛犸象的细胞核移植到非洲象的卵细胞中去,需要做相当多的努力。
难题三:能否找到合适的“代孕妈妈”。
新的细胞分裂发育成胚胎后,面临的问题就是为猛犸象找到合适的“代孕妈妈”,因为猛犸象已经灭绝,只能借腹怀胎。就算为猛犸象找到了合适的“代孕妈妈”,但母体势必会对移植过来的胚胎产生免疫排斥反应,猛犸象胚胎有可能在还没有形成器官前就被消灭掉。因此,借腹怀胎面临的最大难关是如何让猛犸象胚胎在“代孕妈妈”的子宫内着床、发育直至被顺利生下。
综合以上的难题来看,复活像猛犸象这样的已灭绝动物还真不是闹着玩的事。上述科学家的设想是,如果能够得到猛犸象的全部基因组数据,同时得到与猛犸象亲缘关系最近的现存动物非洲象的全部基因组数据,那么在理论上就可以采用人工替换的方式,将大象卵细胞的DNA改造成猛犸象的DNA。据科学家估计,如果替换大约40万个碱基对,可以创造出一种看起来很像猛犸象的动物;要精确复制猛犸象,则需要替换上百万个碱基对。科学家指出,猛犸象的基因组目前还只是一堆碎片,如何才能将长串的DNA分子凭空组装出来,仅此一点就已经很让人头大了,更别说提取卵细胞等一系列问题了。因此,复活猛犸象仍然面临重重困难。
② 我们为什不能复活恐龙?
在所有复活计划中,人们最关注的还是恐龙的复活。然而,科学家指出,“复活恐龙”恐怕100万年也做不到。
现在,科学家成功克隆了一头几年前灭绝的皮雷安野山羊(尽管它只存活了几分钟);日本科学家成功克隆了死亡16年的具有优秀肉质的冠军种公牛“安福号”,他们还利用从冷冻了16年的实验室小棕鼠尸体身上提取出的大脑细胞成功地进行了克隆,使它“死而复生”;澳大利亚科学家和美国科学家已经着手研究克隆已灭绝的袋狼;前不久,英国一家杂志列举出10种最有可能通过基因技术复活的古代生物,包括大约在2万年前灭绝的尼安德特人……不过,在所有复活计划中,人们最关注的恐怕还是恐龙的复活。
2005年,美国研究人员宣布:他们已经成功地从距今7000万年的霸王龙等三种恐龙的化石中提取了软组织,这些软组织不仅几乎“完好无损”,具有柔韧性,而且在显微镜下还可观察到其血管和细胞的内部结构仍旧存在。有人据此大胆推测,如果能够从这些恐龙软组织中分离出DNA,或许就有可能令《侏罗纪公园》中复活恐龙的情节“真实上演”。
然而,有科学家指出,“复活恐龙”恐怕100万年后也做不到。为什么?让我们来看看克隆恐龙所必备的前提条件:要么恐龙并未灭绝,要么恐龙的DNA保存完好。对于第一个条件,越来越多的证据显示恐龙"没有灭绝",其后裔的种类数量也很繁多,但遗憾的是,这些后裔都是鸟类。对于第二个问题,根据研究,即使在最理想的状态下,也没有哪种DNA能够存活100万年以上。恐龙已经灭绝6500万年之久了,现在到哪里能找到恐龙的DNA?恐怕哪儿也休想找到。如此看来,在宏大的复活工程名单上,恐龙算是出局了。
自第一只克隆羊“多利”问世,克隆动物已不再稀奇,可要让已经灭绝的动物复活依旧困难重重。,不过,换个角度想想,50年前谁会相信今天的我们能破解人类的基因全序列呢?假设有一天我们拥有的技术够先进,就有可能复活那些早已灭绝的生物。到那时,对复活生物种类的选择就不仅仅只是一些科研对象了,还包括那些我们抱有莫大兴趣的、生活在远古时代的巨型动物。一想到复活这些动物的前景,真是令人激动!当然,假若这些动物真的能重返地球,必将引起一连串非常现实的问题:它们在哪儿生活,会不会又被人类毁掉……不过,还是让我们暂时把这些令人扫兴的问题放在一边,来认识以下一些最有可能列入复活计划的动物吧。
尼安德特人:大约在2万年前灭绝。目前的DNA保存完整度为1/5。适合的代孕物种与其基因相似度基本一致。
2009年的某个时候,尼安德特人的基因组序列草图应该会被公布出来。不过,有关专家表示,要得到更加完整的基因组序列图,大约还要花两年多的时间。
尼安德特人的基因组序列图的完成,对研究人类和这些人类的远亲之间的差别具有十分重大的意义。那么,有人会问:这组基因是否也能用于复活尼安德特人呢?既然尼安德特人与我们人类的亲缘最近,那么人类就是其理想的代孕母亲吧?理论上的确如此,但即便是当今最疯狂最顽固的科学家也不会涉足这一禁域——创造一个人猿杂交的生物。复活尼安德特人的点子实在是太荒谬了,任何关于人类充当尼安德特人代孕母亲的设想都是多余的。有科学家指出,我们对该领域的研究,最多也不过就是在体外培养细胞时,用尼安德特人的某些基因取代现代人类的某些基因,看看对细胞生长会有什么影响。
巨型短面熊:大约在1.1万年前灭绝。目前DNA保存完整度为3/5。适合的代孕物种与其基因相似度为2/5。
巨型短面熊重达1吨,身材高大魁梧,除了生满利齿的大嘴外,最显著的特征就是拥有长长的四肢。在它们平时散步时,其背部距离地面大约1.5米;而当它们用后肢站立起来时,其高度则超过3.4米(目前北美发现的最大的短面熊化石站立时高达4.3米)。站立的短面熊能使现存世界上最大的陆地食肉动物——极地熊相形见绌。
雕齿兽:大约在1.1万年前灭绝。目前的DNA保存完整度为2/5。适合的代孕物种与其基因相似度为1/5。
这是一种从化石中发现的像犰狳的食草类哺乳动物。成熟的雕齿兽体长4米左右,背部最高达2.5米,整个一活脱脱的德国造甲壳虫汽车。雕齿兽堪称哺乳动物中的“铁甲武士”,它身上的坚硬盔甲由1000多个厚度约为3.3厘米的骨板所组成,保护着它的身躯。雕齿兽还有一条1米多长的管状尾巴,有环形骨作为保护,末端还有角质化的刺,看上去就像一条带刺的巨型棍棒,这是它的防御利器。显然,在如此装备之下,再凶猛的肉食动物也奈何不了雕齿兽。雕齿兽的外壳与其身体的骨骼结构无关,是由表皮结构衍生出的坚硬骨片与角质化的硬皮镶嵌而成的厚重的鳞甲,这样的鳞甲既坚硬,局部又能灵活卷曲,使得雕齿兽不会因背负重壳而活动迟钝。
大地懒:大约在8000年前灭绝。目前的DNA保存完整度为2/5。适合的代孕物种与其基因相似度为1/5。
大地獭是地球上最大的地懒,生活在更新世中美洲和南美洲大陆。这种史前地獭体形巨大,身高可达6米,体重约5吨。它的前后肢上都有尖锐有力的爪子。它可以只靠后肢站立,再加上强壮的尾巴,形成三足鼎立。用这样的姿势,它能方便地以树枝和树叶为食,它结实的手臂与巨大的爪子可以将整个树枝拽下来。
大地懒与树懒的亲缘关系比较接近。人们现在已经找到大地懒的一些毛发样本,这是DNA的绝佳来源。我们能尽快公布大地懒的基因序列吗?有科学家已经做出肯定的答复:“绝对可以!”因为他们已经从距今3万年前的大地懒粪便古化石中提取到DNA。对于那些下定决心要开展复活计划的支持者们来说,眼下唯一的困难是缺乏合适的代孕母亲。作为它们最近的亲戚,三指树懒的体形纤细,最多只能提供胚胎的早期发育环境,其后期发育速度将远远超过母亲。
剑齿虎:大约在1万年前灭绝。目前的DNA保存完整度为3/5。适合的代孕物种与其基因相似度为3/5。
剑齿虎属于剑齿猫科动物,其身躯结实有力,比狮虎强壮得多。在体形上它们更接近熊,骨骼粗大,前腿比后腿长,尾巴很短。这种传说中的动物有着非比寻常的尖牙,假如能够复活剑齿虎,这个特点将是其一大看点。
目前,在洛杉矶的拉布瑞亚焦油坑中,保存有完好的剑齿虎化石样本,但混杂其中的沥青却使得提取DNA变得十分麻烦,因此必须在找到更加适当的提炼方法后,才有可能得到令人满意的基因序列。不过,还有一些标本保存在永冻土里,它们有可能成为DNA的绝佳来源。由于非洲狮是现存的与剑齿虎亲缘关系最近的动物,所以一旦我们获取完整的基因组序列,非洲狮将是比较理想的代孕母亲。
不管怎样,只有在最佳的替代物种大量存在,合适的栖息地未遭到破坏,以及其他所有条件都具备的前提下,已灭绝动物的复活工作才变得可行。而且从理论上来讲,挽救濒临灭绝的生物才是当务之急。目前,自然资源保护学家们正着手冰冻一些濒临灭绝的动物的组织样本。