广告

克隆猛犸象

如果你认为繁殖绵羊和老鼠是巨大的进步,那么你无法想象日本人有什么打算。

作者:Richard Stone
Google NewsGoogle News Preferred Source

新闻简报

注册我们的电子邮件新闻简报,获取最新的科学新闻

注册

“看,这里有毛!”一位寻精者喊道,指向科雷马河沿岸西伯利亚一处悬崖上的一缕棕色杂乱的毛发。年轻人轻轻地拽着这些毛发,希望能找到一个早已在这冰河时期的沉积物中永远沉睡的庞然大物。

广告

这会不会终于是一只猛犸象的毛发,它的冰冻身体,更重要的是,它的生殖器,都锁在这 crumbling 的黑色悬崖里?这会不会是日本生物学家在一项奇异的探险中的第一步,他们希望用猛犸象的精子给亚洲象授精,并有选择地繁育出早已灭绝的神话般的史前生物?“我知道这听起来令人难以置信,”Kazufumi Goto说,“但没有任何科学可以否定我们的想法。”

Zimov手中把玩着毛发,用手指搓了搓,然后用他的话毒害了空气:“草原野牛。” 他拔出了整撮毛发,只露出了更多的黄土,没有皮肤或肉。

许多科学家对Goto复活一只猛犸象的前景表示怀疑,但很少有人完全驳斥这个计划——这在短短几年内,已经充分显示了生殖技术的巨大进步。阻碍Goto的不是技术,仅仅是找到一只保存完好的猛犸象的问题。“信心飞跃在于找到可行的精子或卵细胞[发育成卵子的细胞],”印第安纳波利斯低温生物学研究所的科学主任John Critser说。Critser曾将大象卵巢组织移植到小鼠体内,并让小鼠产生大象卵子,他说,制造胚胎“并非遥不可及”。


IRITANI AKIRA

如果Kazufumi Goto和Akira Iritani带着猛犸象的精子和来自其他细胞的可行DNA回到日本,他们将面临一个选择:他们可以尝试创造一个杂交种或一个克隆体。如果他们用精子创造一个杂交种,他们首先需要确保染色体是完整的。他们知道的唯一方法是将其中一些注入小鼠卵子。如果它们按照正确的模式移动,研究人员将转向大象。通过只使用携带X染色体的精子,他们将确保杂交种是雌性。这样,他们就能用更多的猛犸象精子给雌性授精,从而产生一个大部分是猛犸象的第二代杂交种。但是,无法预测猛犸象-大象杂交种是否能生育。驴和马会生出不育的骡子,而沼泽水牛和河水牛可以成功繁殖——尽管这两种水牛的染色体数量不同。

克隆猛犸象比繁育它会更壮观,但需要额外的挑战。Iritani说,如果研究人员发现DNA足够好的细胞,他会将猛犸象细胞的细胞核注入大象卵子,然后用电击打它,以刺激卵子进入受精模式。但这种方法需要一个细胞核功能完好的细胞,专家们怀疑在猛犸象遗骸中能找到这样的细胞。“我无法想象找到在这种状态下的细胞,”克隆了Dolly的Ian Wilmut说。但他补充说,“谁知道未来会出现什么样的技术呢?”

如果任何一种方法都能产生可行的胚胎,它将在五次细胞分裂后被运往泰国一家实验室。该实验室由Mahidol大学的Kanok Pavasuthipaisit管理,该实验室已在体外成功使亚洲象卵子受精。胚胎将被植入代孕母亲体内,600天后,如果一切顺利,将诞生一只杂交或纯种猛犸象。——R.S.


猛犸象的全盛时期是更新世,从180万年前持续到11000年前最后一个冰期结束。猛犸象在西伯利亚尤其繁盛,那里曾经有数百英里的干旱草原,孕育着猛犸象、野牛和其他大型食草动物充满活力的生态系统。它们反过来又被洞狮、狼和剑齿虎捕食。冰河时代结束后,由于以营养价值低的苔藓为食,并且日益受到人类猎杀的骚扰,这些大型食草动物逐渐灭绝。

尽管大多数猛犸象只留下了骨骼,但在少数情况下,西伯利亚的永久冻土保存了猛犸象的皮肤和肌肉。这种组织中的大多数细胞已经降解,但在过去十年里,科学家们设法挽救了一些蛋白质和零散的基因,并与现存大象的基因进行比较。在Goto开始有其他想法之前,人们认为我们就只能这样接近猛犸象了。

广告

20世纪80年代初,作为日本鹿儿岛大学的助理教授,Goto将他初创的生殖生物学知识应用于他国家对极致牛排的追求。“我们必须与美国牛肉竞争,”他说。Goto的任务是利用人工授精方法培育出大理石花纹更多的牛肉。从大理石花纹好的公牛身上获取精子很容易:他将它们连接到人造阴道上,一个用热水加热并涂有信息素的管子,然后就行了。精子随后可以用甘油冷冻并无限期地保存在冰箱里。然而,当时收集母牛卵子并不那么简单。“我开始去屠宰场,”Goto说。在那里,他可以取来大理石花纹好的母牛的卵巢。

1986年的一天,Goto在显微镜下观察着围绕着卵子的精子时,获得了一个顿悟。“一旦精子附着在卵子的膜上,它就会停止移动,”他说。当两个膜融合后,精子被卵子吞噬,尾部断裂。“我曾被教导说精子靠自身的运动进入卵子,”他说。“我非常惊讶地发现事实并非如此。”他意识到,精子在被带入卵子并传递其基因时已经死亡。

广告

Goto感到好奇,他招募了一名学生Akahiro Kinoshita进行一系列使用死精子的实验。Kinoshita冷冻和解冻小鼠精子,直到它们的膜破裂,失去代谢能力:换句话说,它们已经死了。另一方面,基因是完整的。“我们可以冷冻和解冻20次,精子DNA也从未断裂。”但当Kinoshita试图将死精子注入小鼠卵子时,“它失败了数千次,”Goto说。

他没有放弃。他认为小鼠卵子太脆弱了,于是转向了更熟悉的领域,指示他的学生尝试使用公牛精液和母牛卵子。“终于有一天,Kinoshita说,‘嘿,我们有卵裂了,’ ”Goto回忆道。卵子已经开始分裂成胚胎。Goto怀疑地看着显微镜。他看到一个四细胞的团块,本来是两个细胞。Kinoshita随后将这个团块植入了一头母牛体内。“她一次就怀孕了,”Goto说。

在1992年丹佛国际胚胎移植学会的一次会议上,一位记者就这项发现的意义向Goto提出了许多问题。能否从冰人身上提取可行的精子,也就是最近在阿尔卑斯山发现的5000岁的木乃伊?死精子能否拯救濒危物种?还是已经灭绝的物种,比如猛犸象?

“那是开始,”Goto说。在接下来的几年里,他给几位俄罗斯科学家写信,询问关于冰冻猛犸象的事情。没有人回信。他询问俄罗斯驻东京大使馆,但他们问他一些偏执的问题:他是不是在觊觎珍贵的猛犸象牙?

广告

猛犸象祖先

猛犸象实际上是大象进化史中的一个后期到来者。最早的大象类哺乳动物出现在大约5000万年前,并分化成多种形式,分布在除澳大利亚和南极洲以外的每一个大陆。猛犸象的祖先可能在500万年前从今天非洲和亚洲大象的祖先中分离出来。(北美乳齿象在2400万年前分支出来。)随着时间的推移,全球气候变冷,冰川期交替出现。猛犸象适应了寒冷,拥有厚厚的皮肤,在许多情况下还披着厚厚的毛皮。猛犸象生活在非洲、北美和欧亚大陆,肩高可达14英尺。但巨大的体型并非猛犸象的必需。当它们殖民到岛屿上时,它们常常进化到微小的尺寸——这是岛屿生物的常见模式。在西伯利亚北部的弗兰格尔岛上,它们缩小到只有牛那么大,肩高仅6英尺。弗兰格尔岛上的猛犸象化石是世界上已知最年轻的。显然,猛犸象在那里进行了最后的挣扎,于3800年前灭绝——比埃及人在吉萨建造金字塔早了700年。——R.S.


然后,在1996年,Goto遇到了Kazutoshi Kobayashi,一位擅长在俄罗斯经商的企业家。1993年12月,苏联解体两年后,Kobayashi飞往俄罗斯东部的哈巴罗夫斯克,希望能见到愿意授权他们发明的科学家。此后几年,他利用他的俄罗斯人脉,建立了一个蓬勃发展的业务,购买诸如金属切割气割炬和最初为俄罗斯“和平号”空间站设计的氧气发生器等技术。

Kobayashi清楚地记得1996年2月第一次见到Goto的情景。“他像孩子一样谈论他制造猛犸象的梦想,但他很认真,”他说。“我的朋友们一直认为我是世界上最愚蠢的人,但在我面前的人比我更愚蠢。我告诉Goto,我们将一起实现这个梦想。”

广告

Kobayashi利用他在负责广阔的西伯利亚省雅库蒂亚的政府官员中的人脉,让Goto与首都雅库茨克的猛犸象博物馆馆长Pyotr Lazarev取得了联系。1996年8月,Lazarev和Goto花了几天时间在雅库茨克附近勒拿河的一个地点进行了考察。1997年初,Kobayashi将Lazarev带到日本,为当年夏天的一次全面考察做计划。

与此同时,Goto找到了一位科学伙伴Akira Iritani,他是享有盛誉的近畿大学遗传工程系的系主任。Iritani拥有无可挑剔的资历:1986年,他的实验室是世界上最早成功用精子使兔卵子受精的实验室之一,这项技术现在已用于人类。Iritani也对保护濒危物种有着持久的兴趣。近畿大学已加入“冷冻动物园”项目,该项目由美国多家动物园交换来自野生和圈养动物的冷冻精液样本。Iritani的实验室有35个物种的精子,包括山地大猩猩和狮尾猴。“我们检查精子在承受多大损害后仍能实现受精,”他说。“我们希望能够保存这些精子,以维持物种的遗传多样性,以防出现近亲繁殖问题。”

广告

Goto向Iritani讲述了他的愿景:找到基因完好的猛犸象精子,并用它来使活体大象卵子受精。如果产生的杂交种是雌性,他就可以用更多的猛犸象精子给它授精,繁育出一个越来越像猛犸象的谱系。Iritani不想局限于杂交方法。如果猛犸象精子成功使大象卵子受精,并且产生的胚胎能够成功植入代孕母亲体内,那么半猛犸象/半大象的后代将需要600天才能出生。(大象是所有哺乳动物中妊娠期最长的。)一只雌性杂交个体需要10到15年才能达到繁殖年龄。从开始到结束,可能需要35年。“我比Goto大15岁,”Iritani说。“我等不了30年才能看到一只猛犸象。”

网络资源:

皇家不列颠哥伦比亚博物馆提供的猛犸象信息猛犸象的故事,来自瑞典自然历史博物馆Mammuthus

保持好奇

加入我们的列表

订阅我们的每周科学更新

查看我们的 隐私政策

订阅杂志

订阅可享封面价高达六折优惠 《发现》杂志。

订阅
广告

1篇免费文章