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編者注:這篇文章將刊登在我們的 1 月刊上,但由於今天《自然》雜誌上的一篇出版物而提前釋出。
在最後一批猛獁象在苔原上蹣跚走過數千年後,科學家們已經破譯了驚人的 50% 的這種巨獸的核基因組,他們在一項新的研究中報告說。早期嘗試破譯這些冰河時代標誌性動物的 DNA 的嘗試只產生了極少量的程式碼。這項新工作標誌著首次檢索到如此多的已滅絕生物的遺傳物質。這項壯舉不僅提供了對猛獁象進化歷史的深入瞭解,而且是朝著實現科幻夢想邁出的一步,即能夠復活一種早已消失的動物。
由賓夕法尼亞州立大學的韋伯·米勒 (Webb Miller) 和斯蒂芬·C·舒斯特 (Stephan C. Schuster) 領導的研究人員從兩隻西伯利亞猛獁象的毛髮中提取了 DNA,並透過一臺進行所謂高通量測序的機器執行。此前,來自已滅絕物種的最大量的 DNA 包含約 1300 萬個鹼基對——甚至不到基因組的 1%。現在,該團隊在 11 月 20 日出版的《自然》雜誌上報告說,他們已經獲得了超過 30 億個鹼基對。“這是一項技術突破,”安大略省麥克馬斯特大學的古代 DNA 專家亨德里克·N·波伊納 (Hendrik N. Poinar) 說。
對序列的解讀仍處於初期階段,但結果已經幫助推翻了長期以來對長鼻目動物過去的假設。普遍的看法認為,猛獁象是一個物種譜系中的最後一個物種,其中每個物種都繁衍出下一個物種,在任何給定時間只有一個物種存在。核 DNA 顯示,提供 DNA 的兩隻猛獁象彼此之間差異很大,而且它們似乎屬於 150 萬到 200 萬年前分化的種群。這一發現證實了最近一項對細胞能量產生細胞器(稱為線粒體 DNA)中相對較短的 DNA 片段的研究結果,該研究表明多種猛獁象物種共存。“看起來存在我們以前無法僅使用化石檢測到的物種形成,”紐約市美國自然歷史博物館的羅斯·D·E·麥克菲 (Ross D. E. MacPhee) 觀察到。
到目前為止,猛獁象基因組僅以片段形式存在:尚未組裝完成。研究人員正在等待非洲草原象(猛獁象的近親)的基因組完成,這將作為如何重建已滅絕動物基因組的路線圖。
有了猛獁象及其最近的現存親屬亞洲象的完整基因組,科學家們或許有一天能夠將猛獁象從死亡中帶回來。“一年前我會說這是科幻小說,”舒斯特評論道。但由於這項測序成就,他現在認為理論上可以修改大象卵細胞中的 DNA,使其與毛茸茸的表親相匹配,方法是人為地將適當的替換引入遺傳密碼。根據猛獁象和大象 DNA 的初步比較,他估計大約 40 萬次改變將產生一種看起來很像猛獁象的動物;一個完全相同的複製品將需要數百萬次。
(舒斯特認為,最近克隆冷凍小鼠不適用於猛獁象,因為小鼠體型小,因此凍結速度很快,而猛獁象屍體需要數天才能結冰——這種延遲可能會導致過多的 DNA 降解,從而無法進行克隆。)
在不久的將來,生物學家希望深入瞭解諸如猛獁象如何適應它們寒冷的世界以及導致它們滅絕的因素等謎團。米勒指出,透過研究來自不同時期的多隻猛獁象的基因組,研究人員將能夠繪製出隨著物種滅絕而遺傳多樣性下降的圖表。猛獁象和其他物種的衰落可能包含對現代瀕危動物的教訓,他說。
事實上,該團隊現在正在對他們從袋狼(一種澳大利亞有袋動物,可能因感染於 1936 年滅絕)那裡獲得的 DNA 進行測序。他們想將其 DNA 與密切相關的袋獾的 DNA 進行比較,袋獾目前正受到一種毀滅性面部癌症的威脅。
“我們希望瞭解為什麼一個物種滅絕而另一個物種沒有滅絕,然後將該[知識]用於保護工作,”米勒說。如果研究發現與生存相關的基因,科學家可以使用這些資訊為袋獾制定育種計劃,以最大限度地提高種群的遺傳多樣性——並增加賦予免疫力的基因的頻率。古代 DNA 最偉大的希望或許不是復活死者,而是保護生者。