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猛犸复活:带回冰河时代野兽的11个障碍

第1页,共2页:第1页第1页第2页许多猛犸象问题

(Beatrissa/Shutterstock)

带回来猛犸象的路充满了障碍。在过去的几年中,

的科学家们拼凑出了四种不同猛犸象的基因组多年来,仍然存在着更多的障碍:如果研究人员决定创造新的猛犸象,他们将如何做到?如果一头猛犸象小牛出生了,它将如何学习在没有父母或牧群指导的情况下如何行动呢?”加州大学圣克鲁兹分校生态学和进化生物学教授

Beth Shapiro在《如何克隆猛犸象:灭绝科学》(普林斯顿大学出版社,2015年)中讨论了这些问题。以下是她认为的众多挑战中的11项,包括科学、伦理和环境挑战。

编者注:这篇报道于2017年9月15日更新,包括一些猛犸象基因组现在已经存在的事实。

DNA降解

(LightHard/Shutterstock)

DNA在生物体死亡时开始降解。这是因为来自身体细胞和环境的酶,以及来自太阳的紫外线,开始破坏遗传密码。氧气和水也能改变DNA,使其断裂。

然而,一些猛犸象的DNA却存活下来,因为它被冻结在永久冻土中。这些冰冻的遗骸中有一些含有短的DNA片段——大部分在30到90个碱基对之间(一个碱基对由两个连接在一起的DNA“字母”组成:胞嘧啶和鸟嘌呤,或腺嘌呤和胸腺嘧啶)。为了正确地看待这个数字,人类基因组中有30亿个碱基对。

然而,夏皮罗告诉《生活科学》杂志说,研究人员正在利用现代大象基因组作为支架来解决这个“短片段”挑战。

DNA污染

(Bruce Rolff/Shutterstock)

衰老DNA经常受到来自真菌、细菌、植物、动物甚至人类的外来DNA的污染。这种DNA污染会使研究人员很难知道哪种DNA分子属于动物,哪种来自污染,夏皮罗写道,特别是如果已经灭绝的猛犸象没有一个活的亲戚,他的DNA可以作为路线图,幸运的是,

对猛犸象来说不是什么大事,因为“我们可以将猛犸象的DNA与人类和细菌的DNA区分开,“她告诉现场科学,”

“近亲”

(Nuamfolio/Shutterstock)

科学家可能只有猛犸象DNA的片段,但是他们可以利用猛犸象的近亲(现代大象)的DNA来填补基因缺口。“KDSPE”“KDSPs”猛犸象与亚洲象(非洲象)相比,与非洲象更为密切相关。印度的研究人员在2015年的《生物科学杂志》上描述了亚洲象的基因组,马萨诸塞州剑桥的布罗德研究所正在进行另一项工作,对亚洲象的基因组进行测序。

猛犸象和亚洲象在大约250万到500万年前出现了分化。如果他们,比方说,在大约400万年前分化,那么大约2%的基因组将是不同的,相当于7000万的遗传差异,夏皮罗写道,

“我得到的读数很短,但是-只要有一个有测序基因组的近亲-我仍然可以将这些短读数映射到最近的夏皮罗在一封电子邮件中告诉《生命科学》杂志,他指的是DNA序列的“读取”

回育

(Chintan Mehta/Shutterstock)

科学家可以尝试通过回育将猛犸象带回来,也就是说,在后代之前,将最多毛、最耐寒的亚洲象一起繁殖,一群猛犸象的出现,根据“如何克隆猛犸象”。

有几个挑战,但回育种。夏皮罗在书中写道,大象要到10岁到18岁才达到性成熟,而且它们的怀孕期将近两年。这意味着任何回交项目都需要很长的时间。

而且,结果不会是猛犸象,而是具有猛犸象特征的大象。有些特征可能永远不会遗传:猛犸血红蛋白(血液中携带氧气的蛋白质)更适合帮助大型动物在寒冷气候中生存。这种血红蛋白与大象血红蛋白有四种不同的突变,但是现在还活着的大象中没有一种有这些突变,这意味着它们不能把它们传给后代,夏皮罗写道:

猛犸象克隆

(LightHard/Shutterstock)

现在研究人员已经对猛犸象基因组进行了测序(尽管根据2017年3月《公共科学图书馆遗传学》杂志的一项研究,其中一些基因组可能受到污染),他们是否可以通过体细胞核移植克隆猛犸象-用来做多利羊的过程?通过体细胞核移植,科学家从一种名为供体的动物身上提取细胞核(含有DNA)。然后,他们将细胞核插入另一种动物的卵细胞中,卵细胞本身的细胞核已经被移除。

将很困难。根据“如何克隆猛犸象”的说法,用核移植进行克隆不是很有效,通常是通过从活的动物身上获取无 ... 的细胞来完成的。夏皮罗写道,我们知道,没有活的猛犸象。

此外,科学家还必须将猛犸象胚胎植入亚洲象体内,据国际自然保护联盟(internationalunionforconservationofnature)称,这主要是由于栖息地丧失、破碎化和偷猎造成的。夏皮罗写道,当每一头亚洲大象怀孕都算数时,很难证明将猛犸象胚胎植入大象是合理的。

CRISPR-Cas9

(vchal/Shutterstock)

通过使用名为CRISPR-Cas9的基因编辑工具,科学家可以在精确的位置切割DNA,根据哈佛大学的遗传学家、分子工程师和化学家乔治·丘奇的说法,去掉遗传密码,然后将这一部分粘贴到实验室中创建的新序列中。

这种 ... 可以在两年内把长毛猛犸象带回来。乔治·丘奇就在美国长毛猛犸象协会之前宣布了这一消息2017年2月在波士顿召开的科学进步(AAAS)会议上,丘奇告诉《卫报》:

“我们的目标是生产一种杂交象猛犸象胚胎。”实际上,它更像是一头有着许多猛犸象特征的大象。我们还没有到那里,但它可能在几年内发生。

表观基因组

(美国宇航局)

如果猛犸象通过回生繁殖、克隆或基因工程恢复生命,那么重建这种生物的表观基因组将是一项挑战,它将在 ... 内遗传给正在发育中的猛犸象。表观基因组是一个标签系统,决定哪些基因被打开或关闭。这些标记不会改变遗传密码,而是选择何时激活某些基因。

大象的表观基因组可能不同于猛犸象的表观基因组,但尚不清楚这些变化是什么,夏皮罗写道。

有可能重建猛犸象的表观基因组Church,美国自然历史博物馆的一个小组(Amnh)在2017年4月的一次问答中说,但这项技术仍然是一种 ... 。“KDSPE”猛犸象微生物学“KDSPs”“KDSPE”(图像信用:解剖内幕/ SuttSt砧)“KDSPs”婴儿在离开母亲的产道时捡起细菌。并在他们的一生中不断获得新型细菌。体内和体内的细菌被称为微生物群,它帮助并影响消化和健康不知道,但是猛犸象木乃伊提供了线索。例如,对一只4.2万年前被制成木乃伊的猛犸象幼崽进行尸检(动物尸检)显示,幼崽的消化道有粪便,根据“如何克隆猛犸象”的说法,

现代象犊吃它们母亲的粪便来培育它们自己的微生物群——分解它们所吃的纤维状植物所需的细菌。这一发现表明,猛犸象幼崽也做了同样的事情。

对环境的挑战

(Alexander Aksakov/Getty Images)

在猛犸象死亡后的几千年里,环境发生了变化。夏皮罗认为,这引发了几个问题:新的猛犸象是否有合适的食物可以消化?;它们是否容易感染疾病、寄生虫或污染物?;温度和降水的变化会影响它们吗?”尽管如此,俄罗斯的两个野生动物园-更新世公园和南更新世公园-准备接受猛犸象,如果它们被带回。这些公园的目标是把目前冰冻的西伯利亚冻土带变成由猛犸象和食草动物支持的牧场,这些猛犸象和食草动物曾经生活和支持草原生态系统,根据更新世公园网站,

这种转变将在大型动物破冰时发生,网站报道说,雪和泥土,然后在它们游荡和吃掉植被的过程中分散营养和种子。

就像猛犸象

(Mikhail Varentsov/Shutterstock)

如果科学家们成功地带回猛犸象,那么最终的小牛会知道如何成为猛犸象吗夏皮罗写道:

大象是群居动物,这表明猛犸象也是群居动物。但是,如果没有其他活的猛犸象,我们还不清楚新的猛犸象是否能够像它的前辈灭绝前那样表现出来。另一方面,

,即使这些幼崽不知道如何行动,科学家们也必须繁育出几千只,这样新生的猛犸象就具有遗传多样性,成为一只能够自我维持的猛犸象填充。

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