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逐步走向复活:CRISPR能否复活旅鸽?

探索CRISPR基因编辑如何通过创新的基因救援工作,为旅鸽的复活铺平道路。

作者:John Wenz
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科学家们正试图通过改造更常见的鸽子的基因来“复活”旅鸽。这些鸟类经过改造,以便它们的后代更容易用CRISPR进行编辑。鸣谢:Ben Novak

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本·诺瓦克的鸽子看起来并不出众。从外表上看,它们与你在任何城市街道上看到的食腐鸟类差别不大。

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但深入到细胞层面,你会发现一些非常不同寻常的东西:它们经过培育,以便DNA编辑更容易。这些鸟是让一个灭绝物种重返世间的一步。

诺瓦克是位于加州的“复活与恢复”(Revive & Restore)组织(该组织旨在通过他们称之为“基因救援”的方式帮助濒危甚至灭绝的物种)的首席科学家。

该组织是所谓的“复活灭绝物种”运动的一部分,该运动试图让灭绝的生物重现并重新引入它们以前的栖息地。许多热门话题是关于猛犸象,但诺瓦克和他的同事们从小处着手。他们正在利用基因编辑来尝试复活旅鸽。

CRISPR鸽子

你可能听说过CRISPR——它是“规律间隔的短回文重复序列聚集体”(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)的缩写。它是一种廉价易用的基因编辑方法。它利用细菌和其他微生物中的基因,并将其用于插入你体内之前不存在的基因链。

与其他许多动物不同,鸽子的DNA长度不适合用CRISPR轻松导入基因,所以他们必须先插入一个新的基因。现在,这使得他们可以编辑这些鸽子的DNA,赋予这些鸟类以前从未拥有的新性状。诺瓦克现在希望他们能够从基因层面发现旅鸽的特性。

“任何一个将在生物体中使用基因组编辑的项目,真的都不知道它将如何发展,”复活与恢复组织的首席科学家本·诺瓦克说。

那么,他为什么要费这么大的劲呢?

诺瓦克和他的同事们希望将新基因引入他们的鸽子,并希望这些动物能将新引入的基因遗传给它们的后代。经过几代之后,他们希望这些鸽子在基因层面上与旅鸽几乎相同。

旅鸽灭绝至今只有大约100年,所以科学家们已经对其DNA进行了测序和研究。而且,旅鸽还有一个近亲,叫做褐林鸠(band-tailed pigeon)。但褐林鸠在圈养环境下表现不佳。

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所以,诺瓦克正在与你在公园里看到的鸽子打交道。

今天8天大!眼睛睁开了,嗉囊也满了。这是两只快乐的雏鸽。

但这并不意味着它们容易打理。

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“鸽子孵化时,它们是瞎的,是无助的,它们不能调节体温,”诺瓦克说。“它们必须由父母抚养。”

小鸡不是这样的——你可以在孵化器里养鸡,并且不用它的父母就能用手喂它。但90%的鸟类更像鸽子,需要精心照顾。每一代的育种都需要紧密的家庭单位,这样鸽子才能存活到成年。

复活灭绝物种的批评

关于复活灭绝物种的想法,人们提出了许多批评。

斯坦福大学的遗传学家安妮和保罗·埃利希最近在《耶鲁大学环境360》上发表了他们的反驳意见。他们提出的观点包括:复活的将不是真正的旅鸽,而是一只被工程化改造、拥有许多旅鸽性状的鸽子。他们认为,这些资源最好用于拯救目前极度濒危的物种。这是因为要有一个可持续的旅鸽种群,需要数量庞大——超过一百万只——因为它们很擅长躲避捕食者。重新引入的努力并不总是会成功。

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但“全地球目录”(Whole Earth Catalog)的创始人、复活与恢复组织的联合创始人斯图尔特·布兰德反驳说,这对于保护宝贵的生态系统至关重要。这项技术可以用来嫁接近亲物种的基因,使它们能够产生可行的后代,并防止濒危物种近亲繁殖。他说,生物多样性的提高将使世界变得更美好。

然而,复活与恢复组织的资金时断时续,表明该项目尚未在社区中获得广泛接受。目前,他们的工作常常搭乘其他拨款的顺风车。诺瓦克和他的团队从事与他们研究相关的其他项目,并在过程中朝着自己的目标取得逐步进展。

他说:“目前,复活灭绝物种并没有真正获得经济上的支持。”

诺瓦克说,在一个理想的世界里,他们可以在不久的将来带回旅鸽。这可能需要大约20年的时间,其中五年已经过去。如果他们能带回旅鸽,该组织可能会将目光投向其他鸟类。渡渡鸟、象牙喙啄木鸟和卡罗莱纳长尾小鹦鹉都在名单上。

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但目前,复活与恢复组织需要看看是否能带回鸽子——然后再将它们重新引入其栖息地。未来还有更多的未知数,但如果一切顺利,灭绝可能将成为过去。

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