在华盛顿大学西雅图校区一角一楼凌乱的实验室里，山姆·瓦瑟正弯腰对着一个灰色烤面包机大小的仪器。“就是它了，”他说，“这就是一切成为可能的原因。”这个装置是一个液氮冷却的研磨机，可以粉碎一块象牙而不会破坏其DNA。遗传侦探可以利用这些信息来确定这头大象在广阔的非洲大陆上的生活和死亡地点。在接下来的几个月里，瓦瑟和他的团队希望揭开迄今为止查获的最大一批走私象牙的来源，并为国际调查人员提供他们所需的数据，以打击继续摧毁非洲象群的犯罪网络。
约翰·克拉克
象牙伴随大象一生生长，重量可达130磅。一项研究指出，贸易象牙的平均重量从1979年的22磅下降到1990年的7磅。
如果非洲国家及其支持者希望执行16年前颁布的国际象牙贸易禁令，这种知识至关重要。达成这项协议是为了阻止象群的屠杀，象群数量已从1979年的130万下降到1989年的略高于60万。几年内，偷猎活动有所减少，象群开始恢复，1997年，《今日美国》宣称“非法象牙贸易已基本被清除”。
这一声明被证明为时过早。走私者变得更加狡猾，偷猎者也更加隐秘。大草原上的大象捕杀很容易被发现和计数。但随着伐木开放了中部非洲雨林的大片区域，偷猎者越来越多地将目标锁定在难以捉摸的森林象身上，在绿色的树冠下，它们的捕杀行为躲过了空中监视。
非洲象的数量估计约为50万，但专家担心，一些
随着偷猎者捕杀拥有最大象牙的雄象，象牙较短的大象——年轻的雄象和雌象——成为更频繁的目标。地区的捕杀数量甚至可能超过1970年代末的屠杀。“在中部非洲有大片栖息地完好无损但空无一物的区域，”美国鱼类及野生动物管理局非洲象保护项目官员理查德·鲁吉耶罗说，“那里已经没有动物了。”
2002年6月，新加坡海关人员查获了有史以来最大的一批走私象牙：6.5吨，包括535根象牙和42,000个用于制作“印章”的象牙圆柱体，这种印章是享有声望的签名印章，每个可卖到数百美元。调查人员发现，这批象牙是从赞比亚运来的——赞比亚曾多次尝试但未能获得特别许可出售库存象牙——途经马拉维，然后运往南非，南非后来获得了一次性销售的批准。货物随后运往新加坡，并正在运往横滨的途中。调查人员怀疑，至少有一部分赃物来自混乱且饱受偷猎困扰的刚果民主共和国，但他们需要有关其来源的明确线索。
“如果那批查获的货物来自25个不同的地方，那将告诉我们走私网络相当复杂，”被派往国际刑警组织野生动物走私调查组的以色列自然和公园管理局执法官员比尔·克拉克说。“如果它只来自两三个地方，那么那里的象群受到了非常严重的打击，但网络并不那么广泛。”他说，追踪走私象牙的来源将有助于调查人员确定“贸易的规模、经营该贸易的犯罪集团的结构以及走私行动的动态”。
克拉克知道瓦瑟对大象基因的研究，所以去年八月，在完成必要的正式手续后，他将新加坡查获的样本送到了西雅图。
自从象牙贸易禁令生效以来，科学家们一直致力于解读象牙可能讲述的故事。第一个尝试的是一个由开普敦大学自然历史教授尼古拉斯·范德梅韦领导的南非团队。南非对解开这个谜团特别感兴趣。在1990年代，南非和其他四个南部非洲国家曾多次寻求并偶尔获得许可，出售来自其保护较好且有时数量过多的象群的象牙。但肯尼亚和其他国家抱怨说，合法销售将为走私货物提供掩护，因为官员们无法知道象牙的实际来源——例如，像布隆迪这样一个没有大象的小国，在1980年代出口的数千根象牙是从哪里来的。
这尊约四英寸高的雕刻人像是在1981年洛杉矶查获的一批走私象牙中发现的。这批藏品后来捐赠给了俄勒冈动物园。
南非人想要一种能区分他们象牙的“指纹”。他们首先研究了象牙中几种元素的同位素。DNA分析和同位素追踪之间的区别是关于先天与后天争论的一种变体：DNA记录了生物的遗传继承，而同位素则反映了其生长的环境组成。树木和灌木富含碳-12，热带草类富含碳-13。象牙中同位素的比例反映了大象的饮食。氮同位素随降雨量变化，反映了大象居住的气候。而放射性同位素锶-87（科学家用来测定岩石年代）则随土壤中岩石的年龄而变化。
通过叠加这三种元素的同位素比率，南非人不仅能够区分来自不同地区和国家的象牙，甚至能区分相距仅150英里的公园的象牙。他们提出了一个非洲同位素地图。
但地图一直在变化。1995年，美国研究人员发现，肯尼亚安博塞利国家公园大象的碳同位素比率在几十年里发生了变化，反映了大象为躲避偷猎而涌入公园、吃光公园树木并改食草时饮食的变化。加州大学圣克鲁斯分校的古生物学家保罗·科赫说，氮比率被证明是一种“迟钝”的测量方法。他和他的同事在同一颗臼齿的不同点获得了不同的碳和氮读数。随着牙齿的生长，它记录了环境和饮食变化的日记。
其他研究人员开始转向DNA。在野生动物保护协会的推动下，一位出生在肯尼亚的年轻生物学家尼克·乔治亚迪斯开始了被他称为“漫长而美妙的徒步旅行”，跨越10个非洲国家，从600头大象身上采集了活组织检查样本。他和他的同事从样本中提取了线粒体DNA，并使用一种称为限制性酶切图谱的技术筛选了特定标记。结果似乎检测到来自不同地区大象的不同标记——这是迈向全大陆基因型图谱的第一步。但第二次检查却令人沮丧。大象的活动性太强；基因流动太多，尤其是在东非和南非大象之间，以至于无法保留独特的基因特征。
然而，乔治亚迪斯的工作确实很有价值。分类学家和野外生物学家长期以来一直想知道非洲两种指定的大象亚种——熟悉的、广泛分布的草原象和难以捉摸的森林象——究竟有多么不同。森林象的圆耳朵、倾斜的眉毛和笔直向下指向的象牙，它们看起来确实不同。乔治亚迪斯得出结论，这两个谱系在数百万年前就已分化，但他需要更多的证据。他安排在国家癌症研究所的基因组多样性实验室进行进一步分析。在那里，在瓦瑟和他在西雅图的同事的帮助下，遗传学家阿尔·罗卡对内含子进行了测序——内含子是细胞核中迅速积累突变但并不编码任何物理特征的残余DNA片段——并证实森林象和草原象至少在260万年前，可能超过300万年前就已经分化，这足以使它们成为独立的物种。
自那时以来，史密森尼学会的生物学家洛里·埃格特（Lori Eggert）收集了线粒体证据，表明西非大象的遗传特征如此独特，它们可能构成另一个物种。这些发现不仅仅是学术性的；识别独特的种群可以为它们带来额外的法律保护。但这种保护的有效性取决于其执行情况——而线粒体DNA，就像同位素一样，未能向调查人员提供他们所需的象牙指纹，以揭露偷猎和走私网络。
大象在哪里
生物学家认为非洲有两种大象，它们都比亚洲大象大。但中非和西非的森林象（橙色区域）比大草原上的大象小。它们的耳朵也较小，象牙也更直。
草原象（绿色区域）的分布范围比森林象（紫色区域显示两个物种的杂交区域）更广。1999年的一份报告估计，在象牙贸易高峰期，偷猎者每年从非洲获取1000吨象牙。
当乔治亚迪斯在肯尼亚收集样本时，瓦瑟在邻国坦桑尼亚为下一次突破奠定了基础。瓦瑟来非洲并不是为了研究大象；他是在研究雌性狒狒在资源稀缺时如何抑制繁殖，他对测量调节压力和繁殖的荷尔蒙变化很感兴趣。为了绘制这个过程，瓦瑟和他的同事们设计了一种新的、非侵入性方法——统计粪便中的荷尔蒙代谢产物。
从粪便样本中提取信息现在是一种重要的保护工具，但在1985年初，这还是一个新领域。瓦瑟利用经过训练的嗅毒犬来嗅探粪便，追踪了华盛顿喀斯喀特山脉的灰熊、巴西中部高原的美洲狮和美洲虎，甚至还有北大西洋的露脊鲸。狗可以区分18种不同物种的粪便，从陆地和海上很远的距离检测样本，并且比人类搜索得更快、更彻底。瓦瑟说，一旦他得到粪便，他“可以通过DNA告诉你这是雌性，通过荷尔蒙告诉你这只动物有多大的压力，如果是雌性，她是否怀孕——所有这些都无需亲眼看到她。”
在追踪狒狒粪便时，瓦瑟偶然发现了大象偷猎。“我在非洲最严重的偷猎地区之一度过了好几年，”他说，“我完全厌恶了象牙贸易。”他意识到他开发的方法可能有助于打击这种行为。森林象在茂密的树叶中以较小的群体移动，比大胆的草原象更难追踪和捕获。粪便采样和DNA分析可能提供有关其数量和活动轨迹的急需信息。
最终，通过利用乔治亚迪斯的组织收集、洛里·埃格特的西非样本以及其他现场收集者的成果，华盛顿大学保护生物学中心的瓦瑟团队建立了一个由354个组织样本和491个粪便样本组成的库，这些样本来自23个国家的45个地点，共同代表了非洲现存大象的85%以上。他们从这些样本中提取并扩增了DNA，重点关注微卫星，即迅速积累遗传变化的重复非编码DNA片段。乔治亚迪斯分析的线粒体DNA只提供了一个用于比较的基因座，而瓦瑟的团队在每个微卫星样本中比较了多达16个基因座——他们发现的区域差异在仔细检查后并没有消失。
通过比较来自已知地点的样本中标记的频率，他们成功地绘制出了一张大象在整个非洲大陆的基因流图。他们通过用这张图谱推断来自未公开地点的样本的来源，从而对这张图谱进行了测试——结果发现他们可以将一半的样本定位在其原产地300英里范围内，80%的样本定位在600英里范围内。
去年秋天，瓦瑟的团队开始分析从新加坡查获的象牙。弄清75个随机选取的象牙样本的来源将是基因检测方法第一次真正的实地测试。为了达到这一点，这些侦探们成功地克服了其他调查人员未能解决的难题；他们找到了如何成功地从象牙中提取高质量DNA的方法，他们通过向正畸医生和法医科学家借鉴了一些技巧做到了这一点。瓦瑟推测，因为象牙只是大规模生长过度的牙齿，它们应该在形成牙本质的成牙细胞残余物中含有DNA。当他咨询不列颠哥伦比亚省的一个法医牙科实验室时，他发现超低温冷冻可以避免普通钻孔和粉碎过程中破坏DNA的热量。当瓦瑟和合作者凯宁·科姆斯托克在他们的液氮冷却设备中粉碎象牙样本时，他们发现样本中充满了DNA。
然而，瓦瑟说，DNA分布不均，因为它被组织成小管。“你可能有一个空白点紧挨着一个充满DNA的点。”盲目采集意味着需要额外采样和更多开销，但这并不会使该方法失效。“当我们从象牙中获得基因图谱时，它们非常漂亮——比从粪便中获得的要清晰得多，粪便中有很多[有机]噪音。”
最后一个问题是：这项技术能否被证明是对抗走私者的可靠武器？“我们还没到那一步，”基因多样性实验室主任斯蒂芬·奥布莱恩（Stephen O’Brien）说，他曾领导早期的森林象与草原象研究。“如果你对象牙来源只有80%的把握，那不足以做出明确的认定。那不足以让我们在法庭上有所作为。我认为[大象种群之间]的基因流最近才发生，建立不同基因型的可能性不大。”美国鱼类及野生动物管理局的鲁吉耶罗（Ruggiero）更乐观，但他警告说：“山姆仍然需要证明象牙检测的可靠性。他需要从一个地方的不同收集点取20块样本，”并在双盲测试中识别它们的来源，就像他的团队对组织和粪便所做的那样。进口这些样本进行测试将是一场官僚和法律的噩梦。
其他大象观察家担心DNA追踪会变得过于有效，并通过允许合法销售来刺激更多的象牙贸易——正如南非人所希望的那样。“这是一把双刃剑，”伦敦环境调查局的高级活动家朱利安·纽曼说，该机构对象牙贸易进行了广泛跟踪。“从我的角度来看，这是一项有用的技术。但它也是贸易的理由。”肯尼亚政府的科学顾问葆拉·卡洪布（Paula Kahumbu）反对所有象牙销售，她对新技术更为警惕：“认为这种DNA指纹识别本质上将作为一种工具来帮助当局促进象牙贸易的说法令人担忧。由于美国鱼类及野生野生动物管理局资助了这项研究，这意味着美国政府和纳税人正在为重新开放象牙贸易买单。”
瓦瑟认为，双方的批评者都搞错了重点。他认为DNA追踪最终可能会抑制象牙销售，因为它能揭示经销商是否在象牙来源问题上说实话。而且，像克拉克一样，他预见DNA数据作为调查情报的重要性将超过作为庭审证据的重要性。“我们不是在谈论‘排除合理怀疑’的标准，”他解释说，“恰当的比喻是亲子鉴定。在那里，你不能百分之百确定地说‘这就是父亲’。但你可以排除所有其他人。”
然而，克拉克认为，基因图谱有朝一日可能有助于定罪，而不仅仅是抓捕走私者。“我们可能会在非洲嫌疑人的住所内发现象牙。如果它与在新加坡查获的象牙的DNA匹配呢？”
结合测试技术是另一种可能性。研究人员将对相同的象牙样本进行基因和同位素测试，并比较结果。“稳定同位素在排除（象牙）可能的来源区域方面最有用，而不是确定单一来源，”犹他大学的地球化学家瑟尔·塞林说。但是，如果两种技术的实践者都能收集到足够大的数据库，将同位素与DNA追踪叠加在一起，可能会比单独使用任何一种技术提供更牢固、更精细的识别。他们仍有大片大陆需要绘制地图。
“我们都在合作，主要是因为犯罪分子也在合作，”克拉克说，“就像禁酒令期间的黑帮一样。”他希望通过分析象牙流向，“找出网络中的薄弱环节，以便对其进行打击。过去曾这样做过。1998年，对爬行动物犯罪贩运的分析使我们找到了一位马来西亚经销商。他受到监控，直到他犯了错误，被逮捕并引渡到美国。他承认了40项违反野生动物法律的罪行，现在正在服刑71个月，不得假释。我也想用这种方式抓到一些象牙经销商。”
