印度洋小岛上的灭绝圣诞岛大鼠研究让科学家复活猛犸象等灭绝动物的梦想破灭

印度洋小岛上的灭绝圣诞岛大鼠研究让科学家复活猛犸象等灭绝动物的梦想破灭

据cnBeta：对一种曾经生活在印度洋一个小岛上的灭绝老鼠的研究可能让科学家们复活猛犸象等更多著名灭绝动物的梦想破灭了。圣诞岛大鼠在100多年前就消失了，但是研究人员现在说，即使是它的详细基因组也不够完整，不足以让它复活。

加州大学圣塔芭芭拉分校的生态学家Douglas McCauley说，这项工作“显示了科学家们离通过对近亲进行基因改造使灭绝的物种复活有多么美妙的距离，但也有多么毁灭性的距离”，他并没有参与这项研究。

目前还没有任何物种被复活，但“去灭绝”(de-extinction)吸引了许多遗传学家和未来学家的注意。圭尔夫大学的伦理学家Karen Wendling说：“我知道很多生物学家都在想，‘我可以这样做吗？’”魅力的一部分仅仅是看到一个消失的物种复活的承诺。但是把一种关键的动物放回它原来的栖息地也可以帮助恢复生态系统。猛犸象曾经控制着北极的灌木和树木，并用它们的粪便为草地施肥。事实上，一家名为Colossal Laboratories and Biosciences的公司旨在将大象变成猛犸象，或者至少是类似猛犸象的动物。McCauley说：“有很多希望和炒作，认为去灭绝将拯救我们”，避免生态系统的失败。

为了使一个已经灭绝的物种复活，科学家们首先需要对其基因组进行测序，然后编辑一个活着的“近亲”的DNA以与之匹配。接下来的挑战是用修改后的基因组制造胚胎，并让它们在活着的“代孕母亲”体内发育成熟。到目前为止，科学家们已经对大约20个灭绝物种的基因组进行了测序，包括洞熊、侯鸽和几种类型的猛犸象和恐鸟。但是还没有人报道过在一个活的“近亲”身上重新创造出灭绝的基因组。

在新研究中，哥本哈根大学的进化遗传学家Tom Gilbert认为最好从小处开始。他推断说：“如果我们想尝试如此疯狂的事情，为什么不从一个简单的模型开始。因此，他和汕头大学的分子生物学家林剑青以及他们的同事把注意力集中在圣诞岛大鼠（Rattus macleari）上，它于1908年从位于澳大利亚西部约1200公里的那个岛上消失了。McCauley说，考虑到它与挪威褐鼠的密切关系，这个物种"应该是一个梦幻般的去灭绝的候选者"，挪威褐鼠是一种经过充分研究的实验室动物，拥有完整的基因组序列，科学家已经知道如何修改。

Gilbert和林剑青从两只保存下来的圣诞岛大鼠标本的皮上提取DNA，并对其进行多次测序以获得尽可能多的基因组。他们实现了对其60多倍的覆盖。旧的DNA只以小片段的形式存在，因此研究小组使用挪威褐鼠的基因组作为参考，尽可能多地拼凑出消失的老鼠的基因组。研究人员周四在《当代生物学》杂志上报告说，比较这两个基因组发现圣诞岛大鼠的基因组仍有近5%的部分丢失。丢失的序列包括该大鼠估计的34000个基因中的大约2500个。 Gilbert说：“我很惊讶。例如，恢复的DNA包括圣诞岛大鼠特有的圆形耳朵的基因，但是重要的免疫系统和嗅觉基因要么缺失要么不完整。”

失踪的DNA数量让斯坦福大学的生物伦理学家Henry Greely感到惊讶：“这是一个我没有关注过的重要问题。”

伦敦自然历史博物馆的进化生物学家Victoria Herridge说，这项工作“真正突出了（去灭绝）工作的困难，甚至可能是荒谬的”。

Herridge说，许多丢失的基因将是使每个物种独一无二的基因。她指出，一个已经灭绝的物种和它的活体近亲分化的时间越长，丢失的基因就越多；圣诞大鼠和挪威褐鼠是在260万年前分化的，在进化时间上只是一眨眼的功夫；猛犸象和亚洲大象是在600万年前分化的。“很多谈话使（去灭绝）看起来非常直接，但当然，它不是，”Herridge说。

McCauley同意这一点。他说5%是一个很大的差别--人类基因组与黑猩猩和倭黑猩猩的基因组仅有1%的差别。“我们可以制造一些东西，但似乎很明显，它永远不会是一只圣诞岛大鼠，”他补充说。“在这种情况下，意义何在？”

但是，墨尔本大学帕克维尔分校的发育生物学家Andrew Pask，正在带头努力使一种已灭绝的有袋动物--袋狼（即塔斯马尼亚虎）复活，他对新报告不以为然。他说：“袋狼也许是（去灭绝）的最佳候选物种。”他的团队对这种捕食者的基因组以及几个潜在的替代物种的基因组进行了测序。他表示，他们发现尽管有5%的袋狼的基因组缺失，但这5%主要是重复性区域，很可能不会影响转化后的动物的外观或行为方式。

此外，帮助创建Colossal的哈佛大学遗传学家George Church说，现代和灭绝的DNA的测序正在"稳步提高"。"许多100%的动物基因组将越来越快地到达。"

Gilbert现在认为创造一个猛犸象或侯鸽的精确复制品将是“不可能的”。但是这种努力可能会导致国际自然保护联盟所称的"替代物"，即足够接近于在已灭绝物种的旧生态系统中执行相同功能的动物，例如耐寒的"毛象"。而这正是Church研究的方向。他解释说：“主要目标不是制造'完美的复印件'，而是制造多样化和选择性的杂交种。”现在，他的团队正专注于确定猛犸象的耐寒基因，以便转移到大象身上。

Herridge提醒说，在大多数情况下，科学家不会事先知道编辑的基因将如何影响动物的行为和生存能力。"即使我们得到了完美的基因，我们仍然要在不同的物种中孕育它，所以你为什么会认为它会完全一样呢？"Wendling补充说。

McCauley和其他人也认为去灭绝的努力可能会占用保护工作所需的资源。Wendling指出：“你可以用一个灭绝的物种的成本来拯救八个现存的物种。”

但是，即使是那些不确定灭绝可能或应该发生的人，仍然对这种可能性充满幻想。Wendling想知道一只渡渡鸟是什么样子。Greely则表示：“就个人而言，我很想看到一只巨大的地懒或一只剑齿猫！”

相关报道：研究人员计划“复活”已灭绝的圣诞岛虎头鼠

据科学网（林剑青等）：恐龙在 6500万年前灭绝，猛犸象在 4000年前灭绝，圣诞岛虎头鼠在 119年前灭绝。一直以来，很多研究人员希望能够“复活”这些灭绝动物，尤其是猛犸象。

但是，似乎从体型小的开始更“靠谱”。 3月 10日，发表于细胞出版社（ Cell Press）旗下期刊 Current Biology（《当代生物学》）的一篇论文显示，古遗传学家将研究重点转向了圣诞岛虎头鼠，他们的发现也揭示了“复活”技术的局限性。

“复活”工作通常没有明确的定义。当对一个灭绝物种的基因组进行测序时，科学家面临的挑战是，使用退化的 DNA不能产生重建一个灭绝动物完整基因组所需的全部遗传信息。圣诞岛虎头鼠被认为是由于欧洲船只带来的疾病而灭绝的。

丹麦哥本哈根大学进化遗传学家Tom Gilbert和他的同事们很幸运。该研究小组不仅获得了这种啮齿动物几乎所有的基因组，而且由于它与其他啮齿动物的亲缘关系相对较近，因此它与一只活着的挪威褐鼠共享了约 95%的基因组。

“这是一个相当不错的测试模型。” Gilbert说，“因为当你对已灭绝生物的基因组进行排序时，你必须将它与一个非常近缘的现代参考物进行比较。”

在灭绝物种 DNA被尽可能精确地排序，并与现存物种的参考基因组进行匹配之后，科学家能找出基因组中不匹配的部分，并在理论上能使用 CRISPR技术对现存物种的 DNA进行基因编辑，使其与灭绝物种的 DNA相匹配。研究人员认为，挪威褐鼠到圣诞岛虎头鼠就是一个特别好的测试案例，因为它们的进化差异与大象和猛犸象的进化差异相似。

虽然对圣诞岛虎头鼠的测序基本上是成功的，但仍有一些关键基因缺失了。这些基因与嗅觉有关，这意味着“复活”后的圣诞岛虎头鼠可能无法像原来那样处理气味。 Gilbert说：“以目前的技术，要恢复圣诞岛虎头鼠全部基因序列是完全不可能的，因此，要制造出完美圣诞岛虎头鼠复制品是不可能的。”

“很明显，我们永远不可能获得所有信息，创造一个灭绝物种的完美复原品。”他说，“总会出现某种混合体。”虽然复制品永远不会完美，但关键是科学家能够编辑 DNA，使灭绝的动物在功能上与现存的动物不同。

Gilbert说，例如，为了复制一头猛犸象，编辑大象的 DNA可能就足够了，改变基因使大象长出长长的毛，能够在寒冷的环境中生活。“如果你在动物园里养一头毛茸茸的大象，它是否缺少一些行为基因可能并不重要。”他说。“但这会带来很多道德问题。”

Gilbert计划尝试在老鼠身上开始进行实际的基因编辑。他打算先对一只黑鼠的基因组进行 CRISPR编辑，把它变成一只挪威褐鼠，然后再尝试让圣诞岛虎头鼠“复活”。虽然他对未来的研究感到兴奋，但整个过程仍然让他犹豫。“我认为这在技术上是一个迷人的想法，但人们不得不思考，这是不是最好的资金使用方式，抑或让现存的生物继续保持下去。”他说。

相关论文信息：https://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2022.02.027