基因編輯與核轉移讓長毛象、渡渡鳥復活有望?科學家如何讓這6種滅絕物種「死而復生」?

基因編輯與核轉移讓長毛象、渡渡鳥復活有望?科學家如何讓這6種滅絕物種「死而復生」?

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科學家正處於讓滅絕物種復活的邊緣。據「「滅絕物種復活」」(de-extinction)公司和科學家們稱,諸如猛獁象、渡渡鳥和袋狼(又稱塔斯馬尼亞虎)等象徵性物種可能很快就會再次在地球上行走。

「滅絕物種復活」技術的起始步驟和核心過程:

  1. 獲取已滅絕物種的 DNA 樣本:這是整個過程的起點,科學家需要從已滅絕的物種中取得 DNA 樣本。有時,他們可以獲得完整的基因組;有時,只能取得部分基因片段。

  2. 基因拼接(必要時):如果只取得部分基因片段,科學家會將這些片段拼接入現存的、與已滅絕物種親緣關係相近的動物的基因組中。

  3. 核轉移:這是去滅絕的核心技術。科學家將上述處理過的基因序列植入一個來自現存物種的卵細胞中,並事先去除卵細胞中原有的 DNA。

  4. 產生基因相似的個體:經過核轉移後,卵細胞會發育成一個新的個體,這個個體在基因上與已滅絕的物種相似。

科學家已經成功復活了至少一個譜系。2003年,西班牙的研究人員透過核轉移技術復活了一種名為布卡多(Capra pyrenaica pyrenaica)的比利牛斯野山羊亞種,該亞種於2000年滅絕。一隻布卡多山羊寶寶成功誕生,但由於肺部缺陷,它在出生後僅幾分鐘內就死亡了。

從那時起,「滅絕物種復活」科學取得了進展,我們可能不到十年就能再次看到一些滅絕的物種。

不論結果如何,以下是科學家們考慮復活的六種滅絕動物。

猛獁象

研究人員認為,猛獁象的滅絕是由於氣候變遷、人類影響和近交衰退的共同作用。圖片來源:Aunt_Spray/Getty Images 

研究人員認為,猛獁象(Mammuthus primigenius)的滅絕是由氣候變化、人類影響和近親繁殖衰退共同造成的。

猛獁象(Mammuthus primigenius)生活在30萬到1萬年前的最後一個冰河時代(260萬到1.17萬年前)——雖然有一個小而孤立的種群在弗蘭格爾島上存活到大約4000年前。主要的種群漫遊在橫跨現今亞洲、歐洲和北美的苔原上。冰河時代末期的氣候變化,加上人類狩獵和種群基因多樣性的減少,可能導致了猛獁象的滅絕。

北極的永久凍土保存了猛獁象的屍體,甚至保存了它們基因組的3D結構。這意味著科學家可以提取保存完好的DNA,並有可能拼湊出類似於原始動物的基因序列。這將使研究人員能夠使用現代象的卵細胞進行核轉移,進而產生一個類似於猛獁象的物種。最近的突破表明,猛獁象的物種復活正在一步步接近實現,總部位於美國的「滅絕物種復活」公司Colossal Biosciences聲稱將在2028年前誕生首批「猛獁象」寶寶。

渡渡鳥

渡渡鳥的滅絕是歐洲殖民模里西斯的直接結果。(圖片來源:Daniel Eskridge/Stocktrek Images via Getty Images)

渡渡鳥(Raphus cucullatus)又稱模里西斯愚鳩是一種大型、不會飛的鳥,是馬達加斯加沿海的模里西斯島的特有物種。渡渡鳥在17世紀滅絕,渡渡鳥在17世紀因歐洲殖民活動而滅絕,因此成為了人類導致滅絕的象徵。根據模里西斯政府的說法,殖民者在1598年來到模里西斯,帶來了一系列非本地物種,包括老鼠、貓,甚至猴子。這些動物掠奪渡渡鳥的巢穴,偷取鳥蛋和小鳥,在短短幾十年內將島上的鳥類數量減少到臨界水準。再加上森林砍伐和人類對渡渡鳥的狩獵,捕食最終導致該物種在1681年滅絕。

今天,渡渡鳥的DNA存活在自然歷史博物館的標本中。2022年,科學家利用保存在丹麥收藏品中的一個保存完好的標本,拼湊了第一個渡渡鳥基因組。但Colossal Biosciences的首席執行長兼聯合創始人班·藍姆(Ben Lamm)告訴Live Science,在在復活該物種之前,還有還有幾個障礙需要克服。這些障礙包括需要在渡渡鳥的DNA序列中設計遺傳基因多樣性以免最終只是複製體的族群。從好的方面來看,藍姆說,與猛獁象或袋狼相比,孵化渡渡鳥要快得多、容易得多,因為這種鳥的DNA是自足於一個蛋中。

袋狼

1936年,在博馬瑞斯動物園中的最後一隻袋狼 。圖片來源: HUM Images/Universal Images Group via Getty Images

袋狼(Thylacinus cynocephalus),又稱塔斯馬尼亞虎,是一種像狼一樣的食肉有袋動物,背部下方有條紋。它曾經在現在的澳大利亞各地繁衍生息。該物種在3000到2000年前從大陸上消失,但在塔斯馬尼亞島上仍有一個種群存在。在19世紀末,塔斯馬尼亞的第一批歐洲移民對袋狼實行了懸賞獵殺,因為人們認為它們是貪婪的牲畜掠食者。隨後的殺戮導致袋狼滅絕,最後一隻個體於1936年在動物園死亡。

澳大利亞墨爾本大學遺傳學和發育生物學教授安德魯·帕斯克(Andrew Pask)告訴BBC Future,袋狼是「滅絕物種復活」的一個很好的候選者,因為有很多完整的標本可以提取DNA。「每個主要博物館都希望在他們的收藏中有一個標本,所以全球有數百個樣本,其中一些保存得非常好,」與Colossal Biosciences合作進行「滅絕物種復活」研究的帕斯克說。但DNA非常破碎,意味著需要進行大量的基因編輯才能獲得一個功能性的序列。帕斯克和他的同事在2017年對一個完整的袋狼基因組進行了測序,2023年,研究人員從一隻塔斯馬尼亞虎身上提取了RNA。但他說,在袋狼寶寶出生之前,還有更多的挑戰需要克服。

旅鴿

最後一隻雄性候的照片,該鴿子於 1912 年死亡。(圖片來源:Bettmann via Getty Images) 

旅鴿(Ectopistes migratorius)又名候鴿、旅行鴿,曾經是北美數量最多的鳥類,根據史密森學會的資料,在17世紀之前,它們佔據了現在美國鳥類總數的25%到40%。歐洲移民為了獲取肉類而獵殺這些鴿子,並逐漸破壞了它們的棲息地,導致它們滅絕。根據美國國家鳥類保護學會的資料,旅鴿以大群方式遷徙並集體繁殖,這使得它們非常容易受到獵殺的影響。最後一隻已知的旅鴿,是一隻為了紀念瑪莎·華盛頓而被命名為瑪莎(Martha)的雌性鴿子,於1914年死亡。

博物館裡保存著幾十個填充好的旅鴿標本,科學家已經提取並測序了它們的DNA。但DNA如此破碎,研究人員不太可能以其原始形式帶回旅鴿。相反,生物技術公司Revive & Restore計劃將旅鴿DNA的片段引入現代帶尾鴿(Patagioenas fasciata)的基因組中,進而產生看起來像已滅絕物種的鳥類。根據該公司的網站,他們的目標是在2025年孵化出第一代鴿子,並在此後不久開始試驗性地將它們放歸野外。如果成功的話,該公司表示,該項目將「展示基因組干預的潛力,並有助於恢復北美東部森林的生態」。

原牛

洞穴中的原牛繪畫。人類透過過度捕獵和棲息地破壞導致原牛(Bos primigenius)滅絕。(圖片來源:Bonnafe Jean-Paul/Getty Images)

原牛(Bos primigenius)是所有現代牛類的野生祖先,包括家牛(Bos taurus)。它們是巨大的有角野獸,其活動範圍遍及北非、亞洲和幾乎整個歐洲,持續了數千年,已知最早的化石可追溯到大約70萬年前。在最後一次冰河時期結束後,原牛成為歐洲僅存的最大陸地哺乳動物,但人類因過度捕獵和棲息地破壞將其推向滅絕。最後一隻已知的原牛於1627年在波蘭的雅克托羅夫(Jaktorów)森林中死亡。

目前進行中的原牛「復活」計畫與其他滅絕物種的不同之處在於,它不需要基因工程。大多數原牛的DNA仍存留在現代牛的品種中,這促使研究人員嘗試另一種稱為「逆向育種」的方法。逆向育種涉及選擇並繁殖具有原牛物理特徵和行為的牛隻。監督原牛項目的金牛座基金會的生態學家和主任羅納德·戈德里(Ronald Goderie)告訴Live Science,這些主要是生活在相對野外條件下的南歐品種。該項目總部設在荷蘭,已經培育出了六代以上的牛隻,並且「非常接近」生產出類似原牛的動物,戈德里說。

斑驢

1870年倫敦動物園中的一匹斑驢母馬。 斑驢於19世紀末滅絕。(圖片來源:由哈佛大學、比較動物學博物館、恩斯特·梅爾圖書館貢獻。版權持有者:慕尼黑動物學收藏所 | www.biodiversitylibrary.org CC BY-NC-SA 4.0) 

斑驢(Equus quagga quagga)是平原斑馬(Equus quagga)的一個已滅絕亞種,平原斑馬是分布最廣的斑馬物種。斑驢曾是南非的特有物種,其後軀的條紋比其他斑馬要少。由於其獨特的皮毛,斑驢成為獵人和農民的目標,也因為農民希望在沒有其他動物競爭的情況下放牧牲畜而遭到捕殺。19 世紀無情的迫害使得斑驢在野外滅絕,最後一隻圈養的斑驢於 1883 年死亡。根據倫敦大學學院 (UCL) 的資料,世界上只剩下七具斑驢骨骼,這使它們成為世界上最稀有的骨骼之一。

與原牛的逆向育種類似,復活斑驢的努力並不涉及基因工程。自1987年以來,南非的「斑驢計畫」 (The Quagga Project) 已經選擇性地繁殖具有較少條紋的平原斑馬,目的是「至少恢復斑驢特有條紋圖案的基因」,根據該計畫的網站所述。然而,這項計畫引發了爭議,UCL指出,批評者認為所產生的動物依然是平原斑馬,而這筆資金應該用於其他保育項目。UCL 表示,透過從骨骼的骨髓或標本中提取 DNA,然後將其注入斑馬卵細胞,或許也可以複製斑驢。

 

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一個老派的科技媒體工作者,對於最新科技動態、最新科技訊息的觀察報告。

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