“复活”猛犸象

2019年3月，日本近畿大学 Akira Iritani 研究组在Scientific Report 发表文章[1]，报道了将保存了28000年的猛犸象细胞核移植到小鼠细胞中的新发现。

通过对猛犸3 E V ^ p , . 5 [象“Yuka”的蛋白质组学分析，科学家们发现残存组织中仍存在组蛋? # [ w a * - d白H4（组成染色质的成分），这进一步启发了他们尝试在残存组织中寻找细胞核并进行核移植的想法。

猛犸象组织中提取的细胞核被移植到小鼠卵母% K k细胞中

在核q D s w l S p移植之后，研究M M d b = N v g者们发现猛犸象细胞核能够在小鼠卵母细胞中表现出部分生物活性（比如组蛋白掺8 P w ? j入、纺锤体组装以及前核形成），但是移植后产生的细胞无法继续分裂，说明用目前的核移植技术克隆猛犸象尚不成熟。

“复活”猛犸象项i ? 目进展及计划公布在 https://reviverestore.org/projects/woolly-mammoth0 # A d T : [/

与此同时，哈佛大学George Church研究组正在用另一种方式尝试“复活”猛犸象[2]。亚洲象的基因组序列和猛犸象的基因组序列只有Z j U D140万个突o ~ h / H 3 5 ] h变不同，其余99.96%的序列都是相同的。George Church等人利用基因组编辑技术修改亚洲象的基因组序列，使它们与猛犸象的基因组序列越来越相似，从而产生与猛犸象细胞越来越像的亚洲象细胞。

猛犸象对于寒冷气候的适应突变（来自revive&restore）

目前猛犸象基因组中控制血红蛋白、毛发的额外生长0 4 &、脂肪产生、乃至细微的气候适应的基因突变，都已经被植入亚洲象的成纤维细胞系中，在将来这些成纤维细胞可以被重编程为多能干细胞，并进一步诱导分化成其他多种多样的组织，用于研究改造后的细胞的性状。

反灭绝 (de-extinction)

复活猛犸的尝试是m q g & 7 A n B反灭绝（de-extinction）研究的一种。反灭绝又称复活生物学（resurre! 4 z N iction biology），被 ( AIUCN（国际自; O _ $ ) ~ % ` b然保护联盟）定义为“创造B z -一个类似于灭绝物种的个体的过程”[3]。

然而，“复活生物学/反灭绝”一词具有误导性，给人以一种能够完全在遗传、行为和生理上复活一个灭绝物种的感觉；实际上，目前的任何手段都无法产生已灭绝物T d ! , m 9种的完全复制品。

目前的“反灭绝”研究的目标l # C ! T O } j是能够创造一个以灭绝物种的替代品，这个替代物在性状、行为、生态的某些方面与原来的物种非常相似，使它能够填补由于原物种灭绝导致的生态功能的缺失。

实现”反灭绝“三种方式的示意图（来自reference[2]）4 , x } Y ] .

实现“反灭绝”有三种方式：反向繁育（back-breeding），克隆和基因组工程[4]。

反向繁育（back-breeding）的目标是通Y m y s j k ^过后代之间的选择性繁育，把祖先的一些性状集中到一个个体中，实现对祖先性状的重现[4]。

16世纪的原牛图画（来自wikipedia：aurochs）

最著名的反向繁育项目是”原牛（Aurochs）”的重现。原牛被认[ I z ) ! i为是现在的驯养牛的祖先，并在17世纪于欧洲中部灭绝。它们比现在的驯养; 3 z | T I X 1 p牛更大O X ] % l } P S，有朝前的牛角和易怒的脾气。早在1920年Heinz Heck就开始利用反向繁育试图重现”原牛“，并最终培育出了赫克牛（Heck cattV n , 5 =le）。赫克牛具有攻击性，外表原始，但由于缺少一些原牛特有的H n * S Z A 1 z形态特征，通常不被认为是成功的结果。目前仍有至少三个研究组正在进行”原牛“的反向繁育项目[5]。Z & * E 1

原牛（上）1 W p @ f L o a与赫克牛（下）的比较（来自wikipedia：heck, s } * X caW o o qttle）

第二种实现”反灭绝“的方式是克隆k X % - ~ A ) @。克隆的目的是用保存下来的体细胞创造出与已灭绝物种基因完全相同的复制品。这些体细胞与来自近亲供体的卵细胞融合，导致细胞重编程和胚胎发育，这* . n R & = @ 4一过程被称为体细胞核移植。发育中的胚胎随后在代孕母体内发育成熟。由于生物尸体在死后会降解，克隆早已死 Z (亡的生物仍然是一个挑战。

克隆Celia的过程（来自 wikipedia：de-$ a 8 v Jextinc? _ ; p # P $ Ftion）

首次克隆已灭绝物种的尝试来自比利牛斯山羊（Pyrenean ibex）。1999年，M w L } V x只有一只名叫Celia的母山羊存活，科学家们捕获了她，从她的耳朵中提取了组织样本，并将其放生。2000年，西莉亚被发现死于野s $ a @ i 6 W k N外；于是2003年，科学家们开始利用组织样本试图克隆西莉亚并使灭绝的亚种复活。婴儿CeW 5 Ylia出生了，但由于肺缺陷只活6 8 (了7分钟。

旅鸽的一种（来源：THE NATURAL HISTORY MUSEUM）

基因组工程的目的是编辑现有物种的基因组序列，使这些基因组序列与已灭绝物种的基因组序列非常相似。在一个活细胞的基因组被编辑之后，这个活细胞就可以用于核移植，产生克隆的个体。随着人们对古代物种DNA提取和测序能力的提高，越来越多的已灭绝物种的基因组序列可以被得到，从而为基因编辑提供模板和参考。目前由哈佛大学George Church研究组进行的“复活猛犸象”项目，以及其_ c C & 1他诸如”复生旅鸽“项目都是利用基因组工程产生与已灭绝物种在遗传上非常近似的体细胞。

为什么要“复活”已灭绝的物种？

2016年IUCN（国际自然保护联盟）发表的“去灭绝技术指南”总结了“复活”4 l u k d { K m @已灭绝物种的优缺点[3]。

“复活”已灭绝物种的优缺点

另一个问题是如何选择要“复活”的物种。目前地球正处在第六次物种大灭绝之中：每天都有30到159种物种消失，自1500年以来，200多种哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物已经灭绝[6]。我们应该如何在这些物种中O + 9 ] Y f选择要“复活”的物种呢？

UCSB的生态学家Douglas McCauley提出了选择“j E 9 复活物种”的三个标准[7]：

• 选择具有独特功能的物种
• 关注最近灭绝的物种
• 选择那些数量上最终能够恢复到一定规模，以执行他们的生态功能的物种

这样看来，猛犸象和旅鸽可能满足第一个标准，但它们可能不是“复活”的最优选择。Shapiro指出，生态系统不是静态的，自这些动物灭绝以来，生态系统一直在变化。“我担心的是北美东部森林的巨大变化，”她说。“我认为，我们需要更好地了解旅鸽的生态，以及旅鸽对栖息地p 4 d (的影响，然后才能做出有充分依据的决定。”[3 @ , R 8 } r6]

参考

1. ^Yamagata, K., Nagai, K., Miyam! d h 7oto, H., Anzai, M., Kato, H., Miyamoto, K., ... & PlJ p K E k Cotnikov, V. V. (2019). Signs of biological activities of 28,000-year-old mammoth nuclei id Z Ln mouse oocytes visualized by live-cell imaging. Scientific reports, 9(1), 4050.

2. ^https://reviverestore.= & @ ^ 8 t V U ^org/projects/woolly-mammoth/

3. ^abhttps://portals.iucn.org/library/sites/library[ ( 4 E | t { ~ p/files/documents/Rep-r @ @ P2016-009.pdf

4. ^abSe G u & I 9 khapiro, B. (2017). Pathways to de‐ex$ P L r | &tinction: how close can we gv @ 4 v | } 8 Q Vet to resurrE X =ection of an ex] . ] g s g &tinct species?. Functional Ecology, 31(F - ; % N t5), 99/ B r } U6-1002.

5. ^Stokstad, E. (2015) Bringinq | s a E s I @g back the aurochs. Science, 350, 1144–1147.

6. ^abShultz, D. (2016). Should we bring extinct species back from the dead. Science.

7. ^McCauley, D. J., Hardesty‐Moore, M., Halpern, B. S., & Young, H. S. (2017). A mammoth undertaking: harnessing insight from functional ecology to shape de‐extinctionb x m U l : prz N F 4 M Liority setting. Functional Ecolog7 n 4y, 31(5), 1003-1011.