克隆雪貂如何啟發了瀕危物種 DNA 庫

伊麗莎白·安剛剛成為三胞胎——在她三歲的時候。

這隻 黑足雪貂（Mustela nigripes）——美國第一個 瀕危物種 成功克隆——去年年底，它的 基因相同的幼妹安東尼婭和諾琳 加入了它的行列，美國魚類和野生動物管理局 (FWS) 週三宣佈。這三隻雪貂都來自同一個冷凍儲存的細胞系，該細胞系取自 20 世紀 80 年代生活在懷俄明州的一隻名叫薇拉的雪貂。

Revive & Restore 組織的去滅絕工作負責人本·諾瓦克說，隨著氣候變化、棲息地喪失和食物供應減少，越來越多的瀕危物種“崩潰到邊緣”，像這樣的成功克隆是一個真正的遊戲規則改變者。Revive & Restore 是一個非營利組織，它 將生物技術應用於保護。

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諾瓦克的組織與 ViaGen Pets & Equine 和聖地亞哥動物園野生動物聯盟合作，目前正與 FWS 合作開展一個大型專案，以冷凍儲存美國每一種瀕危物種的組織，“以防萬一”，FWS 副助理區域主任 塞思·威利 說，他負責該專案試點階段。“這是針對未來野生生物多樣性喪失的一項保險政策。”

這一切都始於 1981 年，當時懷俄明州的科學家發現並捕獲了 18 只黑足雪貂——這個物種曾被認為已經滅絕。其中一些動物在圈養條件下繁殖，它們的後代被放歸野外，以試圖維持該物種的延續。但是，科學家們擔心未來 脆弱種群中缺乏遺傳多樣性，因此冷凍了薇拉和一隻雄性雪貂的細胞，這兩隻雪貂都沒有自然繁殖。研究人員希望儲存這種遺傳物質，以備將來可能用於豐富基因庫；他們相信克隆在未來將成為一種切實可行的現實。

既然如此，FWS 生物庫專案旨在最終收集美國數百種瀕危動物物種中至少一雄一雌的組織樣本。它將建立一個類似 斯瓦爾巴全球種子庫 的遺傳圖書館。斯瓦爾巴專案自 2008 年以來一直在收集來自世界各地的種子，以保護和儲存它們——在挪威北極群島的一個安全設施中——以防它們在未來食物供應中需要。儘管超過 1600 種美國動植物 被列為瀕危或受威脅物種，但 冷凍儲存的物種不到 14%。新專案預計將提供一個更加系統化的生物庫管道。

由於當今許多瀕危物種已經嚴重缺乏遺傳多樣性，因此現在透過組織收集來儲存它們的基因可能 防止未來滅絕。除了黑足雪貂之外，幾乎沒有其他物種可以透過克隆來恢復今天寶貴的遺傳多樣性。紅狼、懷俄明蟾蜍 和 哥倫比亞盆地侏儒兔 的已知種群都源於為保護性繁殖而捕獲的少數個體，諾瓦克說。“人們拯救了它們……[但是] 在某個地方的冰箱裡沒有單個細胞系甚至組織樣本。他們沒有收集它們。他們沒有儲存它們，”他說。“據我所知，目前還沒有任何物種可以像伊麗莎白·安一樣，作為任何其他瀕危物種的新鮮遺傳物質來源。” 儘管對於那些已經陷入瓶頸的種群來說，生物庫可能為時已晚，但該專案還有其他物種，例如北方長耳蝙蝠和佩納斯科小花鼠。

來自全國各地的野外生物學家在 2023 年 10 月 公開宣佈 試點專案大約六個月前開始收集樣本。這些樣本儲存在 Revive & Restore 提供的冷凍試劑盒中。組織是小心獲取的，通常是從動物的耳朵上獲取，使用一種看起來像紙張打孔器的工具；諾瓦克說這不會傷害動物。“與瀕危物種合作的生物學家都受過高等教育，我們有嚴格的許可制度，以確保動物不會面臨不必要的捕獲或壓力，”威利說。

科學家將使用這些樣本生成細胞系，這些細胞系將產生數百萬個細胞。這些細胞可以冷凍儲存，以便未來的科學家可以使用數十萬個細胞進行工作。“幾十年後的未來恢復工作將有額外的遺傳拯救機會，否則這些機會將不存在，”威利說。遺傳資訊也將被測序，供今天從事圈養繁殖、氣候適應能力和其他保護方面的科學家使用。

到目前為止，已收集了 13 種瀕危物種的組織，包括來自 新墨西哥草地跳鼠、佩納斯科小花鼠、德克薩斯袋鼠鼠、墨西哥狼、索諾蘭叉角羚 和 格雷厄姆山紅松鼠。試點階段的目標是總共 25 個物種。這些樣本儲存在科羅拉多州柯林斯堡的美國農業部冷凍設施中，溫度為 -256 華氏度。

並非所有型別的動物目前都可以克隆，因為克隆技術依賴於代孕和活產。“對於鳥類來說，產下硬殼蛋使得克隆和 [體外受精] 等技術幾乎不可能實現，”諾瓦克說。爬行動物也有類似的侷限性。“但是如果我們有細胞，也許在未來幾十年裡，我們將能夠做一些讓所有人震驚的事情，”他說。Revive & Restore 正在研究一種稱為種系轉移的方法，該方法可能用於鳥卵。在這個過程中，從發育中的鳥類胚胎中分離出稱為原始生殖細胞的幹細胞，並在培養皿中培養。透過蛋殼上的一個小視窗，將細胞轉移到另一個處於早期胚胎階段的胚胎中；細胞直接注入其血液中，在那裡迴圈到發育中的睪丸或卵巢並變成精子或卵子。當這個胚胎成為成年個體時，它使用這些捐贈的細胞進行繁殖，使其成為代孕父母。

參與生物庫專案的人希望將該專案擴充套件到試點階段之外。諾瓦克說，這是一項相對便宜的 undertaking，他希望美國內政部提供 150 萬美元的資金。

薩曼莎·懷斯利是一位種群遺傳學家，她沒有參與生物庫專案，但她是 Revive & Restore 和 FWS 共同創立的黑足雪貂基因組學工作組的成員，她說美國也應該幫助發展中國家啟動類似的專案，以確保保護公平。她還指出，需要保護剩餘的關鍵棲息地。“如果物種沒有棲息地可以返回，這將無法拯救物種，”懷斯利說，她指導 鹿科動物健康研究倡議，這是一個由州政府資助的鹿場行業與佛羅里達大學之間的聯絡機構。否則，“這只是培養皿中的動物園，我認為那不是保護。”

威利還強調，生物庫不是萬靈藥——而只是恢復工具箱中的一件物品。“有些人認為，如果冰箱裡有[物種]，就不需要在野外擁有它們，”他說。“那是不對的……我們不能失去我們在野外擁有的東西。但是，如果我們失去了，那麼擁有一份保險政策是件好事。”

懷斯利同意生物庫是“難題中必不可少的一部分”。“如果我們現在不做，”她說，“我們以後就做不了了。”

編者注（24 年 4 月 24 日）：本文在釋出後進行了編輯，以更正生物庫專案關注的其他物種的描述，並澄清參與該工作的一些組織。