当前位置: 首页 > 移动

想要复活猛犸象,还需解决这11个难题

发布日期:2019-08-13 08:36:09 | 编辑:it技术文章网| 阅读次数:

  据生活科学网报道,猛犸象已经在上个冰河时代末期灭绝,而复活这种巨兽充满了挑战。许多问题依然没有找到答案:科学家能找到古老而未受污染的猛犸象DNA吗?他们将如何创造新的猛犸象?如果猛犸象幼象出生,在没有父母或兽群指导的情况下,它将如何学习生存技能?美国加州大学圣克鲁兹分校生态学和进化生物学教授贝斯·夏皮罗(Beth Shapiro)在其著作《如何克隆猛犸象:灭绝物种复活科学》(How to Clone A Mammoth: The Science of De-Extinction)中讨论了这些问题。以下就是她考虑的11大挑战,包括科学、伦理以及环境方面的挑战等。

  1、DNA降解

  从生物体死亡的那刻起,DNA就开始退化。这是因为身体细胞中的酶、环境因素以及太阳紫外线辐射开始破坏遗传密码。氧气和水也能改变DNA,导致其断裂。然而,有些猛犸象的DNA幸存下来,因为它被保存在永久冻土中。其中有些冰冻残骸依然含有DNA的短片段,主要是介于30到90个碱基对的长度。从这个角度来看,人类基因组中有30亿个碱基对。多年来,研究人员已经收集了数量庞大的短DNA片段,但他们仍然不够汇编出整个猛犸象的基因组。

  2、DNA污染

\

  即使保存下来的古代DNA片段被发现,它们也可能受到来自真菌、细菌、植物、动物等外来DNA的污染,甚至被人类用来研究的目的。夏皮罗写道,这种DNA污染可能使研究人员很难分辨出哪种DNA分子属于猛犸象,哪些是来自污染源,尤其是如果已经灭绝的动物没有存活的近亲,它们的DNA没有任何参考路线图。

  3、近亲

  科学家们只有猛犸象的DNA片段,但他们可以利用猛犸象的近亲——现代大象的DNA来帮助填补基因空白。与非洲象相比,猛犸象的关系与亚洲象更为密切。印度研究人员2015年发布了亚洲象基因组,美国马萨诸塞州剑桥市的布罗德研究所也在进行类似工作。猛犸象和亚洲象大约是在250万到500万年前分化的。如果我们取个中间值,假设它们是在400万年前分化的,那么它们的基因组大约只有2%存在差异,相当于有7000万个基因不同。要了解这些差异是很困难的。也就是说,即使科学家重新复活猛犸象,它也不是纯种猛犸象,而是杂交品种。

\

  4、育种回交

  科学家们可以尝试通过回交育种的方式重新复活猛犸象,通过培育最耐冷的亚洲象,直到几十代后,非常接近猛犸象的大象就会出现。然而,回交育种也存在几个挑战。夏皮罗在书中写道,大象直到10到18岁才达到性成熟,而且它们的妊娠期可长达2年。这意味着任何回交育种项目可能都需要很长时间才能完成。此外,结果可能不会出现猛犸象,而是具有猛犸象特征的大象。某些特性可能永远不会被传递,比如猛犸血红蛋白(血液中含有氧气的蛋白质),它更适合帮助大型动物在寒冷的气候中生存。这种血红蛋白不同于大象血红蛋白的四个突变体,而天没有任何活着的大象有这些突变,这意味着它们不能传给未来的后代。

  5、猛犸象克隆

  如果研究人员在猛犸象骨头或冰冻的雌性猛犸象身上发现了完整的、未受污染的猛犸象基因组,他们就能利用体细胞核移植法(创造克隆羊多莉的技术)克隆猛犸象?这依然是困难的,细胞核移植的克隆技术还不是很有效,而且通常需要从活体动物身上获取无限量的细胞来完成。而我们都知道,现在世界上根本没有活着的猛犸象。此外,科学家们还必须将猛犸象胚胎移植到亚洲象体内,然而亚洲象也濒临灭绝,主要是因为栖息地丧失、破碎化以及偷猎所致。夏皮罗写道,当亚洲象怀孕时,要想把巨大的胚胎移植到大象体内同样十分困难。

  6、CRISPR-Cas9

  通过观察回收的猛犸象DNA片段,研究人员可以利用亚洲象的基因组作为路线图重新配置猛犸象基因组的关键部分。利用比较新颖的基因编辑方法 CRISPR-Cas9,工程师们可以完成猛犸象基因组的编辑。CRISPR-Cas9能够在精确位置对DNA进行切割,移除遗传密码,然后将新的科学制作代码粘贴上。但是利用这种技术来编辑猛犸象基因组同样充满挑战,需要耗费大量时间,但却可能取得成功。夏皮罗在她的书中写道:“今天,我们还无法编辑亚洲象的基因组,使其看起来完全像猛犸象基因组。这项技术也在改进。事实上,这种技术在复活灭绝物种过程中可能是发展最快的技术。”

  7、表观基因组

  如果通过回交育种、克隆或基因工程复活猛犸象,在创造生物表观基因组方面将遇到巨大挑战,表观基因组会传递到在子宫内发育的猛犸象身上。表观基因组是一个标签系统,可以确定哪些基因开启或关闭。这些标记不会改变遗传代码,而是选择何时激活特定基因。大象的表观基因组与猛犸象截然不同,但目前还不清楚这些变化是什么。哈佛大学遗传学家、分子工程师、化学家乔治·彻奇(George Church)表示,这将有可能重现猛犸象的基因组,但其距离成为现实还有很长的路要走。

\

  8、猛犸象微生物

  婴儿在离开母亲的产道时就会吸收细菌,并在他们的一生中继续获得新的细菌。这些位于体表和体内的细菌被称为微生物,它们有助于影响消化和健康。猛犸象身上的微生物依然不太清楚,但猛犸象遗骸提供了线索。例如,对4.2万年前猛犸象尸体进行检查发现,最小的猛犸象消化道中存在粪便。现代幼象通过吃掉母亲的粪便培育自身所需要的微生物细菌,它们可帮助分解大象所持的植物纤维。这一发现表明,猛犸象幼象也存在同样的习惯。

  9、环境挑战

  猛犸象已经灭绝了数千年,环境也发生了改变。这就提出了几个问题,夏皮罗写道:新的猛犸象有可消化的适合食物吗?它们会受到疾病、寄生虫或污染物的侵袭吗?气温和降水的变化会影响它们吗?然而,在俄罗斯的两个野生动物园——更新世公园和南部更新世公园,都在准备接受的猛犸象。这些公园的目标是将目前冻结的西伯利亚苔原带变成牧场,这里曾是个草原生态系统,食草动物和猛犸象都曾在这里生存。当这些大型动物在苔原带游荡和进食时,它们就会分解冰、雪和土地,从而帮助分散营养和种子。

  10、行为更像猛犸象

  如果科学家们能成功复活猛犸象,那么幼象会知道如何成为猛犸象吗?大象属于群居动物,而证据表明猛犸象也是如此。但没有其他活着的猛犸象,我们就不清楚新的猛犸象的行为是否与灭绝前的祖先相同。另外,即使这些幼象不知道如何行动,科学家会培育出几千头。所以,这个新生物种会出现遗传多样性,并成为能够可持续生存的新群体。

  11、伦理困境

  最大的问题可能不是复活灭绝物种的科学,而是我们是否应该去尝试它。把已经灭绝的动物复活过来合乎道德吗?我们应该花时间和资源保护濒危物种吗?如果复活灭绝物种的技术成为可能,我们需要照料这些复活的动物多久?然而科学家们选择继续前进,与公众保持交流,并尽可能透明化项目参数与目标非常重要。(小小)

本文链接:想要复活猛犸象,还需解决这11个难题

上一篇:微信回应“好看”功能更名为“在看” :希望可以更轻松分享

下一篇:报告称目前全球千余个区块链专利申请 21%来自中国

友情链接:

心经讲解 大悲咒 普众礼佛网

Copyright © 2017 it技术文章网 版权所有 All Rights Reserved. 网站地图

苏ICP备18043316号