科學家要復活冰川時代猛獁象 這「三步走」技術能實現？

近日，埋藏在西伯利亞永久凍土中的猛獁象一時間風頭無倆，國內外的科學家紛紛表示，要讓這種在1萬年前開始陸續滅絕的冰川時代的巨獸復活：國外的科學家提出使用基因編輯技術可讓猛獁象與現存的大象合體重現，國內的科學家則提出了復活猛獁象的「三步走」技術。

無論是哪種方案，似乎人們在不久的將來可以親手觸摸這個只存在於博物館或者影視作品中的傳奇動物了。然而這幅圖景真如描繪者所敘說的一般指日可待嗎？

●全媒體駐京記者 王騰騰

1 利用克隆技術復活？

猛獁象與現在的大象雖然同屬於象科，但無論是皮毛、耳朵還是象牙以及身形、棲息環境等都與亞洲象、非洲象差異巨大，因此想要藉助於當今現存的大象復活猛獁象並不是那麼容易。

在冰川時代，人類曾與這個時代的陸地巨獸猛獁象共存。在氣候寒冷的更新世，大約公元前180萬年至公元前1萬年，它們廣泛生活在歐亞大陸北部。距今約1萬年前，猛獁象陸續滅絕，這被視作一個冰川時代結束的標誌。

猛獁象，又名毛象，是一種適應寒冷氣候的動物。曾經是世界上最大的象之一，在陸地上生存過的最大的哺乳動物之一，其中草原猛獁象體重可達12噸。猛獁象身高體壯，有粗壯的腿，腳生四趾，頭大。其中，母象的象牙普遍在1.5—2米。而公的猛獁象象牙平均長2.2—2.5米。個別的可以接近甚至超過3米。它身上披著金、紅棕、灰褐色的細密長毛，皮很厚，具有極厚的脂肪層，厚度最厚可達9厘米。

通過描述可以知道，猛獁象與現在的大象之間存在著諸多的不同，無論是皮毛、耳朵還是象牙以及身形、棲息環境等都與亞洲象、非洲象差異巨大。「在分類上，雖然都屬於象科，但是卻不是同屬，猛獁象屬於猛獁象屬。因此，這也決定了想要藉助於當今現存的大象復活猛獁象並不是那麼容易。」農業科學院北京畜牧獸醫研究所副研究員、體細胞克隆專家潘登科對南方日報記者表示。

據了解，在國內，目前想要實現猛獁象復活計劃的分別有華大基因以及北大博雅控股集團旗下的博雅基因兩家公司。其中，華大基因研究院院長、首席科學家、國家基因庫執行主任徐訊在接受媒體採訪時表示，復活猛獁象需要三步。第一步，復活猛獁象細胞；第二步，恢復細胞的全功能性，形成胚胎細胞；第三步，找到代孕母體孕育生產出猛獁象個體。

北大博雅控股集團負責人許曉椿博士的復活項目，有多個難點需要突破：除了從猛獁象遺骸上成功提取活細胞外，還需要完好地提取出細胞核，然後再將該細胞核植入去核的卵細胞中，才有可能將猛獁象克隆成功。而後，這個胚胎能否著床在「代孕」母象的子宮中，還需要逐步攻破。

潘登科表示，其實無論是「三步走」還是博雅基因的復活項目，都是使用克隆技術來複活猛獁象。

2 完整遺傳物質已被獲取？

克隆技術的基礎就是先要獲得動物的完整細胞，然後提取出包含有完整遺傳物質的細胞核。能否從猛獁象身上提取出來需要的細胞是關鍵。科學家表示，在北極圈永久性凍土中已經發現200萬隻猛獁象的遺骸，其中保存完好的也將有10萬多隻，可供選擇的樣本很多。但也有科學家表示，目前並沒有存活的猛獁象，也就意味著我們並未掌握完整的猛獁象的基因圖譜，目前所獲得猛獁象細胞中的遺傳物質是否完整也難以判斷。

「克隆技術的基礎就是先要獲得動物的完整細胞，然後提取出包含有完整遺傳物質的細胞核。能否從猛獁象身上提取出來需要的細胞是關鍵。」潘登科說。

就目前各家研究機構的表述來看，這一步似乎已經不是什麼障礙。據徐訊介紹，2013年，人們在西伯利亞冰層里發現了完整的猛獁幼象，後來通過幼象的毛髮，獲得了猛獁象完整的細胞核。這頭雌性猛獁象是在2013年5月發現的。它身高約2.4米，死亡時年齡約為50歲，體型和現代大象差不多。

雖然科學家認為它是在陷入泥塘之後被其他動物吃掉的，但它的大部分身體、三條腿、頭部和鼻子都完好無損。實際上，近年來，冰封在西伯利亞等永久凍土帶的猛獁象屍體不斷被發現，其中不乏一些保存較好的樣本，其肌肉組織保存較好，甚至還會有血液滲出。更有國內的科學家在微博上曝出親自品嘗過猛獁象的肉。

許曉椿博士表示，在北極圈永久性凍土中，已經發現了200萬隻猛獁象的遺骸，其中保存完好的也將有10萬多隻，可供選擇的樣本很多。

「如果能從這些冰凍的猛獁象樣本中獲取到完整的細胞，就有了進行下一步的基礎，至於這個細胞是死的還是活的，都無所謂，目前的技術都能實現從中提取細胞核。」農業科學院克隆動物專家馮沖博士對南方日報記者表示。但是對於細胞核中的DNA是否能夠保存完整，馮沖表示難以判斷，「在冰凍環境中，DNA的降解速度會減緩，但經過這麼多年，出土猛獁象的DNA是難以保證其沒有發生降解的。」

DNA會隨時間的推移而消失，具體表現為半衰期的長短。DNA的半衰期，是指一個已經死亡的生物的DNA核苷酸骨架之間的化學鍵半數降解掉所需的時間。如果一個生物的DNA在一定時間之後處於半衰期，則意味著這一生命體的遺傳信息有一半已經丟失，要克隆這樣的滅絕動物會很困難。

丹麥哥本哈根大學的莫頓·艾倫托夫特和澳大利亞佩斯市默多克大學的默克爾·邦斯等人，在2012年12月的英國《皇家學會學報B》上，以「骨骼DNA的半衰期：對158塊陳舊化石的衰敗活性的測量」為題，發表了一項關於動物DNA半衰期的研究結果。他們對屬於3種已經滅絕的古代巨鳥的含有DNA的158根腿骨化石進行了研究，推算出DNA的半衰期為521年。根據這項研究的推論，即便在-5℃的最理想條件下保存，DNA的化學鍵最多經過680萬年就會分解得一個不剩。

「目前並沒有存活的猛獁象，也就意味著我們並不知道完整的猛獁象的基因圖譜是什麼樣的，那麼目前所獲得猛獁象細胞中的遺傳物質是否完整就不好說了。如果完整，那麼下一步就可以繼續推進，如果不完整，想要克隆復活猛獁象是不可能的。」馮沖說。

在墨西哥國家人類學博物館，國小生在觀看一組再現原始人獵取猛獁象場景的雕像。新華社發

3 形成胚胎是關鍵一步

科學家們通過把猛獁象細胞核注入到剔除了細胞核的亞洲象的細胞內，此時的細胞核已是猛獁象的基因組，表現出來的是猛獁象的特徵，就此復活了猛獁象細胞。在此基礎上讓猛獁象細胞重現出猛獁象的胚胎細胞，現在的克隆技術和幹細胞技術已實現這一目標，讓細胞實現全功能性，就可以發育成完整的胚胎，最後就是繁育出猛獁象個體。

徐訊表示，科學家已經恢復猛獁象細胞的全功能，「科學家們通過把猛獁象細胞核注入到剔除了細胞核的亞洲象的細胞內，此時的細胞核已是猛獁象的基因組，表現出來的是猛獁象的特徵，就此復活了猛獁象細胞。在此基礎上讓猛獁象細胞重現出猛獁象的胚胎細胞，現在的克隆技術和幹細胞技術已實現這一目標，讓細胞實現全功能性，就可以發育成完整的胚胎，最後就是繁育出猛獁象個體」。按照「三步走」策略，目前已經走到了第二步。

馮沖認為，即使當前獲得的猛獁象基因組是完整的，復活猛獁象的第二步也不是一個手到擒來的過程，其中最大問題就是胚胎的重編程過程。

「將猛獁象的細胞核注入到大象的卵子細胞中之後，需要人工對其進行激活，正常來講，激活這一步是由精子來完成，卵細胞在受精前這一段時間是阻滯的，它就靜靜地等待精子或者死亡。我們通過電流或者化學的方式模擬精子的信號，將卵細胞進行激活之後，它就會進入到一個重編程的階段。」馮沖說。

比如體細胞，只能執行它單一的功能，皮膚細胞就是皮膚細胞，心肌細胞就是心肌細胞，這種細胞核注入胚胎以後，胚胎會給它重編程，形成了具有幹細胞功能的胚胎，然後才能分化成身體各個部位的細胞。

「重編程實際上就是啟動基因組，而難就難在重編程這個過程。」馮沖表示，「目前的研究還沒有揭示重編程這一程序的工作機制，重編程的過程也是不穩定的。本來正常的重編程是正向分化，即由受精卵分化成各種細胞，但是體細胞克隆是一個逆分化過程，究竟如何逆分化，那些機制起到了什麼作用，我們目前都不清楚。雖然我們平時在克隆動物的時候成功率較高，但是也很困難。」

如果重編程過程順利，那也就意味著注入了猛獁象細胞核的卵細胞可以正常分裂發育成胚胎。「最難的還是重編程這一步，決定它能不能發育成胚胎。」馮沖說。

此外，還有一個不能忽視的問題決定著這個胚胎的走向，那就是異種克隆的問題。猛獁象與現在的大象雖然都是象科，但是分屬於不同的「屬」，有過多年動物克隆經驗的潘登科表示，如果要在亞洲象或者非洲象與猛獁象之間實現克隆，實際上已經是一個「異種克隆」的問題。「就目前公布的猛獁象與亞洲象之間的基因來看，差別還是很大的，遺傳距離已經不是那麼近了。」

潘登科舉例說，生活在高山上的氂牛與黃牛之間可實現克隆，但是氂牛與水牛之間就無法實現克隆，這與猛獁象的克隆比較類似。1963年，童第周教授利用金魚和鯉魚兩個物種，研究了魚類的異種克隆，成功獲得了克隆鯽魚。這似乎是親緣關係越近，異種克隆成功的概率就越高。

4 找到合適代孕母體

用於實驗研究的大象數量非常少，資源非常受限。其次，大象的懷孕周期為22個月，繁殖周期非常長，生殖間隔為4—6年，而且由於種種原因，雌性大象平均每8年才繁殖一次。一般雌象一生中只生育5—8胎，每次發情周期僅排卵1到2枚，每年只有大概4次排卵。這是對於大象繁殖研究的客觀限制。

遺傳距離造成的異種克隆難題還會影響到該計劃的第三步，即讓已經發育的卵細胞在代孕大象子宮內順利著床。

「首先這取決於當前對於大象繁殖機制的基礎研究，其次是對於猛獁象繁殖機制的研究，如果兩者之間在繁殖上存在差異的話，著床將會是一個很大的難題。注入母體的胚胎著床的時間點、地點都將影響最終的結果。」潘登科說。

大象在大多數國家都被列為瀕危物種，用於實驗研究的資源非常受限。其次，大象的懷孕周期為22個月，繁殖周期非常長，生殖間隔為4—6年，而且由於種種原因，雌性大象平均每8年才繁殖一次。一般雌象一生中只生育5—8胎，每次發情周期僅排卵1到2枚，每年只有大概4次排卵。這無疑是對於大象繁殖研究的客觀限制。

同時，也加劇了取得足夠多的受體卵子細胞的困難。這就涉及一個克隆效率的問題，以目前最為成熟的小鼠克隆為例，其克隆胚胎的發育效率最高也僅為5%左右。「倘若考慮到這個異種克隆的難題，克隆效率可能會更低。」潘登科說。

對於報道中提到的代孕母體對於移植過來的胚胎會產生排斥反應，馮沖認為，如果胚胎能在大象母體內順利著床，就代表代孕體認同了移植過來的胚胎，「能不能成功著床靠的是基因組中的一些基因，如果胚胎本身是沒有問題的，那麼也能夠在代孕體內著床。就看猛獁象和亞洲象之間這種親緣關係能否足夠支撐這個胚胎著床」。

在著床之後，不會有任何的排斥反應，因為孕母體和胎兒之間其實有一個胎盤屏障，雖然母體的血液會在胎兒體內流動，但是胎盤屏障會過濾掉母體內的抗體抗原，所以胎兒身體裡面是沒有免疫抗體的，「胎兒剛出生的時候是沒有免疫系統蛋白的，前幾年在炒作初乳，就是因為初乳裡面是有抗體的，胎兒的抵抗力完全來自於媽媽的母乳。」馮沖說。

如果代孕母體這一步實在走不通，科學家還提出建造一個人造子宮來完成這一步，對此，馮沖表示，人造子宮的概念由來已久，「每一個搞發育研究的都想擁有一個人造子宮，但是每一個子宮的功能與構造都是不同的，所以這個短期來看，基本上不會實現。而且，造一個人造子宮的難度比克隆猛獁象還要難。」

「克隆猛獁象分三步走是沒錯的，但是這三步每一步都很難，每一步都蘊含著太多的難題去解決。比如第一步，是否能獲得沒有硬傷的猛獁象基因組；第二步，能否順利完成重編程；第三步，克服異種克隆的效率問題。」潘登科認為，雖然生物技術水平已經發展到很高的地步，但仍然不敢保證能克隆出猛獁象。

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猛獁象復活計劃頻出

轉基因猛獁象或許可行

除了華大基因和博雅基因兩家公司之外，外國的科學家們對復活猛獁象也是興緻勃勃。美國哈佛大學一個團隊正嘗試利用CRISPR基因編輯工具，將從長毛猛獁象殘骸上獲取的基因拼接到亞洲象的DNA上，從而培育出雜交胚胎。若培育成功，科學家們將向世人展示包括小耳朵、擁有皮下脂肪、長毛、耐冷等猛獁象體征的新型大象。

但馮沖說，這方法同樣面臨很多技術難題需要解決。首先是如何找到猛獁象決定其小耳朵、脂肪、長毛、耐寒等特徵的基因。馮沖表示這個或許不難，就算是不知道猛獁象這個基因是幹什麼的，但是可以去比對，根據基因的同源性，也能大致地搞明白。

接下來就是將這些決定性的基因剪接到亞洲象對應的基因組上，然後將其植入大象卵細胞，再放入母體內著床，有可能孕育出帶有這些猛獁象性狀的新型大象。

對於這些新型大象將來在生態圈中的位置，研究團隊認為它們可以重新踏足寒冷的環境中去，並且能夠減緩凍土層的融化以及改善全球變暖的環境。

「讓猛獁象完全復活是不可能的，只是讓現代亞洲象具備許多猛獁象的特徵，更不可能在野外生存。」中科院南京地質古生物所袁訓來研究員並不認同這種說辭。