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基因技術(shù)能讓滅絕動物“起死回生”?

來源:科技日報 時間:2023-05-09 11:27:56

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  斑鱉是現(xiàn)存體型最大的淡水龜鱉類動物,曾經(jīng)遍布我國南方和越南廣大地區(qū),近百年來數(shù)量卻急劇減少,瀕臨滅絕。4月24日,越南有關(guān)部門確認(rèn),棲息于該國同莫湖中的一只雌性斑鱉因不明原因死亡。而該斑鱉是目前為止世界上幸存的三只斑鱉中的一只,也是唯一的一只雌鱉。也許,斑鱉最終滅絕的命運(yùn)已經(jīng)難以逆轉(zhuǎn)。


  和斑鱉一樣幾乎滅絕或已經(jīng)完全滅絕的物種還有很多。既然沒有“時光機(jī)”,何不研究“復(fù)活藥”?據(jù)美國媒體報道,美國一家生物技術(shù)公司日前宣布計劃利用基因技術(shù)復(fù)活17世紀(jì)滅絕的鳥類——渡渡鳥。渡渡鳥、袋狼、猛犸象甚至是恐龍,都是人們嘗試復(fù)活的“常客”。


  那么,復(fù)活滅絕動物需要哪些條件?如果我們真的成功復(fù)活了滅絕動物,又該基于何種原則讓其回歸自然界?應(yīng)該如何理解復(fù)活滅絕動物和保護(hù)瀕危物種的關(guān)系?


  復(fù)活滅絕動物:DNA保存難題待克服


  “通常意義上的滅絕分兩個層次,第一個層次是功能性滅絕,第二個層次則是真正的滅絕?!鄙钲谌A大生命科學(xué)研究院院長徐訊對記者說。


  功能性滅絕指某類生物在自然條件下,種群數(shù)量減少到無法維持繁衍的狀態(tài),即失去了基本的生態(tài)功能,但仍可能有部分個體暫時勉強(qiáng)生存。華南虎目前就屬于功能性滅絕,在野外難覓虎蹤,僅在保護(hù)基地及動物園有少量華南虎存活。


  真正的滅絕則是指一個物種的所有個體均已死亡,在地球上徹底消失了。例如,冰河時期的古生物猛犸象就屬于真正的滅絕。我們只能通過博物館中的冰冷化石來追憶這些曾經(jīng)遍布西伯利亞草原的巍巍巨獸。


  “對于功能性滅絕的物種,我們需要先擴(kuò)大人工繁育種群,然后通過科學(xué)的野化訓(xùn)練,逐步將圈養(yǎng)個體重新引入野外環(huán)境,最后使它們達(dá)到種群自我維持的狀態(tài),即進(jìn)行所謂的放歸?!毙煊嵳f。1981年,朱鹮的種群數(shù)量僅有7只,屬于典型的功能性滅絕物種。在科研人員的努力下,截至2022年底,全球朱鹮數(shù)量已達(dá)9000余只??上?,朱鹮的“幸運(yùn)”難以復(fù)制到斑鱉種群上,缺乏雌性個體的斑鱉基本不具備通過人工繁育等方法擴(kuò)大種群的條件。


  “對已真正滅絕的物種,在倫理許可的前提下,只能通過采用包括克隆在內(nèi)的基因工程手段進(jìn)行復(fù)活?!毙煊嵄硎尽J紫纫@取滅絕物種的遺傳物質(zhì)或基因組信息;其次,要把遺傳物質(zhì)或根據(jù)序列信息體外合成的基因組,利用體細(xì)胞核移植技術(shù)整合到現(xiàn)存近緣物種的卵母細(xì)胞中,使其可以進(jìn)行正常的有絲分裂和遺傳信息的表達(dá);最后要找到合適的代孕母體,將卵母細(xì)胞導(dǎo)入母體內(nèi)進(jìn)行發(fā)育。


  有關(guān)專家認(rèn)為,由于目前對古DNA的測序不能做到完整恢復(fù)遺傳信息,復(fù)活出的動物的大部分DNA可能來自滅絕物種,但少部分DNA來自當(dāng)代物種,因此,對滅絕動物的復(fù)活只能是部分復(fù)活,也就是復(fù)活出一個雜交物種。


  徐訊介紹,2016年,深圳華大生命科學(xué)研究院曾參與一個國際項目,通過對一塊帶有皮毛的凍存猛犸象肌肉樣本進(jìn)行基因測序,幫助國際合作者進(jìn)行猛犸象的基因鑒定。國際合作者在深圳華大生命科學(xué)研究院工作的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了猛犸象細(xì)胞培養(yǎng)。此外,還有一些國外科學(xué)家試圖通過把猛犸象的基因組片段編輯合成后加入亞洲象基因組,以達(dá)到在亞洲象的基礎(chǔ)上恢復(fù)猛犸象特征的目的。但目前這些嘗試均尚未取得明顯突破。


  有關(guān)研究曾指出,在不同的保存條件下,DNA的半衰期有所不同,在溫度較高等不利條件下,DNA的半衰期最短不過30年,在低溫等有利條件下,最長也不超過16萬年。較短的半衰期,讓通過DNA測序完全復(fù)原滅絕動物變得極為困難。因為大多數(shù)完全滅絕動物滅絕較久,即使滅絕時間有限的猛犸象、渡渡鳥等物種,其遺骸也并非全部保存在適宜的條件下,可能早已降解殆盡或質(zhì)量極差。即使有少部分遺骸妥善保存,其數(shù)量也往往不足以支撐復(fù)活研究。


  “或許人類離真正在技術(shù)上復(fù)活猛犸象等滅絕物種還有很遠(yuǎn)的路要走?!毙煊嵄硎荆暗蒲泄ぷ髡咴谶@方面不斷努力,不僅推動了科技的進(jìn)步,也帶來了許多其他方面的潛在應(yīng)用場景?!?/p>


  進(jìn)行科學(xué)評估:解答復(fù)活動物放歸之問


  盡管復(fù)活滅絕動物困難重重,但我們?nèi)圆幻鈺诚?,假如滅絕動物真的在科學(xué)家的努力下重回地球,我們又該如何處置這些復(fù)活后的滅絕動物呢?是應(yīng)該將之放歸大自然,抑或?qū)⑵潢P(guān)在人造的囚籠中?


  “當(dāng)我們談到滅絕動物是否應(yīng)該放歸大自然的問題時,我們需要在科學(xué)評估的基礎(chǔ)上,著重考慮兩個具體問題?!毙煊嵔榻B,“其一,這個物種能不能適應(yīng)當(dāng)下環(huán)境,也就是我們能否放歸;其二,這個物種會不會破壞現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境或生態(tài)平衡,也就是我們是否應(yīng)該放歸。”


  要想把復(fù)活后的滅絕動物放歸大自然,首先需要考慮目前的自然界是否滿足其生存所需的必要條件。對于那些滅絕時間較久的物種來說,現(xiàn)在地球的環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了改變,自然界可能不再能滿足該物種生存的必要條件。


  其次,需要考慮的是該物種是否具備適應(yīng)環(huán)境的能力。“因為技術(shù)限制,科學(xué)家在復(fù)活一個滅絕動物的時候,很難完全保留其所有本該有的遺傳特征,或多或少地會有一些特征的丟失或替換?!毙煊嵮a(bǔ)充說,“在這種情況下,復(fù)活后的滅絕動物是否還能保有滅絕前的生存和適應(yīng)能力,是一個需要充分考慮的問題?!?/p>


  即便一個復(fù)活后的滅絕動物完全具備對現(xiàn)有環(huán)境的生存和適應(yīng)能力,以破壞現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡為代價將其放歸仍是不可取的。“在一些物種滅絕之后,當(dāng)下的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)形成了新的平衡。如果不加考慮地重新放歸復(fù)活后的滅絕動物,平衡可能會被打破,需要付出更大的生態(tài)代價才能形成新的平衡。”徐訊說。


  此外,基因污染是另一個需要考慮的問題?!叭绻麖?fù)活的物種與現(xiàn)有物種進(jìn)行雜交,可能會造成現(xiàn)有物種種群基因的污染。”徐訊表示,“這種污染可能造成遠(yuǎn)交衰退,進(jìn)而嚴(yán)重破壞現(xiàn)有物種種群,甚至導(dǎo)致現(xiàn)有物種的滅絕?!?/p>


  徐訊進(jìn)一步指出,滅絕動物放歸之問并非簡單的問題,需要考慮的因素很多。如果復(fù)活一個物種,僅僅是為了滿足人類的好奇心或用于展示,那么復(fù)活的意義將大打折扣。


  保護(hù)現(xiàn)有物種:避免更多滅絕慘劇發(fā)生


  復(fù)活滅絕動物和保護(hù)尚未滅絕的瀕危物種是互相促進(jìn)的關(guān)系,二者應(yīng)并重而不可偏廢?!氨Wo(hù)瀕危物種是為了預(yù)防物種滅絕,而復(fù)活滅絕動物不僅可以助力瀕危物種的保護(hù)和保育,也可以助力提高生物多樣性?!毙煊嵳f。


  有關(guān)專家認(rèn)為,研究復(fù)活技術(shù)能幫助擴(kuò)展瀕危物種的種群數(shù)量和遺傳多樣性水平。例如,美國某公司通過復(fù)活瀕危物種黑足鼬,為豐富其基因庫作出了巨大貢獻(xiàn)。


  滅絕物種復(fù)活研究的第一步,往往是對這個物種滅絕前遺傳狀態(tài)的充分理解?!把芯繙缃^物種在滅絕前的遺傳狀態(tài),以及該物種從繁榮到滅絕的整個過程中遺傳狀態(tài)的變化規(guī)律,會對瀕危物種瀕危機(jī)制的研究提供最直接的參考?!毙煊嵳f,“如果僅研究現(xiàn)有物種,很難得到對瀕危物種的保護(hù)具有極大推動作用的信息。”


  徐訊表示,從保護(hù)基因組學(xué)的角度出發(fā),評估分析瀕危物種近交和遠(yuǎn)交的程度、遺傳多樣性的高低、不同種群之間的基因交流、有害突變的積累和清除等要素,有助于更充分地理解其瀕危狀態(tài)、認(rèn)識其瀕危程度,能為保育瀕危物種提供科學(xué)指導(dǎo),為諸多問題提供參考。


  千姿百態(tài)的各類物種,既是美麗地球的瑰寶,更是人類走向未來的無盡財富?!拔覀儾⒉幌Mㄟ^更多現(xiàn)有瀕危物種滅絕的經(jīng)驗,來告訴我們怎么保護(hù)尚未滅絕的瀕危物種?!毙煊嵦寡?。(李詔宇)

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