灭绝的动物可以从冰冻样本中复活吗?
未来学家提出,有一天,通过克隆从骨骼或冷冻组织中提取的DNA,可以使已灭绝的动物复活。
关于这一点几乎没有达成一致意见,但在纽约自然历史博物馆收集濒临灭绝动物的微小组织样本的新项目再次引发了一个问题,即这种方法是否可以防止灭绝,而不仅仅是生物学家宝贵的数据库。
原则上,这种克隆已经发生。西班牙生物学家今年复活了一只已灭绝的西班牙山羊,比利牛斯山羊,今年在该物种于2000年灭绝之前从冰冻组织中克隆出来。该克隆在出生后存活了7分钟,然后死于肺部感染,英国媒体报道。有限的成功点燃了人们的希望,即低温收藏品,如美国自然历史博物馆(AMNH)新近扩建的收藏品,有朝一日可能成为 灭绝动物的诺亚方舟。
AMNH的冷冻组织实验室可容纳多达100万个标本,目前在冷却的大桶中储存冷冻蝴蝶,青蛙脚趾,鲸鱼皮和鳄鱼皮以及许多其他样品。该集合今天用于保护研究 - 遗传信息提供了动物狩猎场和繁殖行为的广度的线索。在本月与国家公园管理局签署的协议中,博物馆将开始存放生活在国家公园内的濒危动物的组织样本。博物馆官员说,第一批样本 - 来自海峡群岛狐狸的血液 - 将于8月交付。
从理论上讲,冷冻细胞可用于克隆,但目前这并不是任何博物馆科学家目前的待办事项清单。
如何指导
例如,克隆野山羊的科学家跟随胚胎学家Ian Wilmut的脚步,他 在1997年2月27日出版的“ 自然 ”杂志上用纸张向世界介绍了多莉羊,表明克隆哺乳动物是可能的。Dolly和ibex都通过体细胞核转移进行克隆,其中科学家从卵细胞中吸取细胞核,然后从他们希望克隆到空壳中的动物中注射细胞核。然后他们将细胞植入代孕母亲的子宫中,等待克隆的诞生。
西班牙萨拉戈萨阿拉贡食品研究与技术中心的研究员Jose Folch告诉伦敦的“每日电讯报”,“在[北山羊]等物种中,克隆是避免其完全消失的唯一可能性。”
这对于北山羊来说没什么问题,但是如果没有保存完好的组织,那么克隆灭绝的动物就更具有投机性。时间会破坏DNA,即使在冰冻状态下它也会慢慢降解。今天从古代骨骼或羽毛中拯救出来的DNA片段是它们所有者完整基因组的微小碎片。现在,随着科学家们试图以数字方式重建猛犸象甚至尼安德特人的基因组,可以获得更多克隆重建的步骤。
绘制遗传图谱
研究人员已经为已经灭绝的动物重建了遗传食谱的片段,例如洞穴熊,猛犸象和最近的moa,一种位于新西兰食物链顶端的巨型鸟类,直到700年前,在此之后不久,毛利人。
去年,马克斯普朗克进化人类学研究所的科学家对38,000年前死亡的尼安德特人的完整线粒体基因组进行了测序。线粒体是细胞的强者,拥有自己的基因组。
这些序列来源于保存但降解的组织,骨骼和羽毛。该技术通常仅产生部分序列。它可能仅适用于长达100,000年的样品。在那之后,时间会破坏DNA的使用。
科学家们最近设计了另一种方法来对古代基因组进行测序,只使用他们从这些动物的亲戚身上得到的知识。“反向进化”是一个多年来用于研究蛋白质进化历史的过程。但在过去的一年中,类似的技术被应用于基因组。
Benedict Paten和他在加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的同事们开发了一个模型来检查来自相关物种的许多个体的基因组,然后它试图回过头来推断出必须具有的生物的整个基因组。他说,鉴于人类和黑猩猩的基因组,他们可以“将它们放入我们的计算管道,并提出我们共同的祖先。” 他的研究成果发表在2008年11月的“ 基因组研究 ”杂志上。
计算机模型,如骨骼和头发样本,有其局限性,这两种方法都没有产生恐龙等已灭绝的生物的基因组。
“不可避免的是,即使你被赋予了对每个生物体的基因组的理论访问权,一些古老的DNA也没有留下任何活着的后代,”阿尔伯特说。
从比特到出生
即使科学家手中有完整的基因组,他们仍然需要将代码转化为克隆。
“十五年前,所有这一切中最困难的部分是获得基因组序列,现在我们已经完成了这一点。它真的很难并且需要花费很多钱,但它可以做到,”Rob DeSalle说道,博物馆昆虫学(AMNH)和新期刊Mitochondrial DNA的主编。
1998年,DeSalle出版了一本关于Michael Crichton的“ 侏罗纪公园 ” 背后的科学的书,并且最近开玩笑说自那以后没有太大变化。“这个大峡谷必须通过测序才能将核心放入卵子中,”DeSalle说。
首先,化学家必须创造适当的基因。接下来,DeSalle说,你必须以某种方式将这些基因安排在生物支架上,将它们分类为染色体。
他说,随着猛犸象的出现,“这是一个万件拼图,当你拥有所有这些微小的碎片时,这是一个非常难的拼图。据我所知,我不知道有人会怎么做。”
最后,您必须精确折叠染色体以模仿已灭绝的动物。在采取这些仍然是理论上的步骤之后,可以将DNA注入空的卵细胞中以开始繁殖。专利指出,与今天动物的遗传性疾病一样,即使是任何这些步骤中的最小误差也可能是灾难性的。
如果没有可用于核转移的细胞核并且难以从基因序列产生DNA,则第三种途径可能是可能的。
哈佛医学院的遗传学家乔治·丘奇(George Church)提出,古老的基因可以插入到动物生活后代的DNA中。通过这种方式,可以通过敲除现代大象相对无毛的基因来构建猛犸象,然后将基因插入猛犸象的毛皮等等,直到你有一个接近灭绝的动物。
但为什么要这么麻烦?
然而,从电脑屏幕到子宫的差距仍然太大而无法跨越,一些科学家想知道为什么我们会尝试。
罗格斯大学(Rutgers University)的医学博士和生物学教授大卫·埃伦费尔德博士说:“我们不应该把可能做的事情与应该做的事情混为一谈。”
埃伦费尔德认为,将动物重新引入曾经繁盛的环境是昂贵的,被囚禁的动物在被释放时往往无法适应。因此,他说,未来将灭绝动物的克隆释放到野外的尝试将太昂贵,而且可能无法发挥作用。
“带上你的乳齿象,”他说。“你要把它们放在哪里?你要把它们放回瑞典吗?” 他说,成本将是“惊人的”。
与LiveScience交谈的其他人 一致同意,目前这些问题是无法克服的。例如,克隆尼安德特人是一个道德的泥潭,专利说。DeSalle认为用于克隆灭绝动物的钱可以更明智地花掉; 例如,改善农业对于养活不断增长的人口至关重要。
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