克隆猛獁象:關鍵在於生態

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作為一名冰河時代巨獸的生態學家,我早就接受了這樣一個事實,那就是我永遠無法親眼觀察我的研究物件。我永遠無法在它們的自然棲息地透過雙筒望遠鏡觀察到黑熊大小的海狸,無法建造實驗圍欄來測試乳齒象對植物的影響,甚至無法在動物園裡觀察到巨型地懶。

作為一名保護古生態學家,我研究過去的自然實驗——如氣候變化和滅絕——以更好地瞭解一個正在變暖、支離破碎的世界的生態。誠然,冰河時代之所以吸引人,部分原因在於它挑戰了我們如何從花粉、微小的木炭碎片和湖泊中儲存的葉子等碎片中重建早已消失的景觀。例如,在沒有猛獁象的情況下,我轉而依賴曾經棲息在它們糞便中的真菌孢子。


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復活滅絕物種可能會改變這種情況。上週五,一群遺傳學家、保護主義者、記者和其他人士在華盛頓特區舉行會議,討論復活滅絕物種,包括長毛猛獁象。“復活滅絕物種”聽起來像是科幻小說,但它根植於非常真實的保護問題。隨著長毛猛獁象基因組測序的完成以及生物技術的最新進展,克隆乳齒象、渡渡鳥或沙斯塔地懶等滅絕物種的問題,正迅速從“如何”變成“是否應該”。後者並非易事,涉及到許多前沿學科的整合,但我希望關注前者:我們是否應該克隆長毛猛獁象?

我(以及布萊恩·斯威特在《國家地理》的一篇最新帖子中提出的)一個日益嚴重的問題是,復活滅絕物種的提議是“大想法”,但在生態學方面往往流於表面。即使是“復活滅絕物種”的概念本身也具有誤導性。成功克隆一種動物是一回事;將其從滅絕的黑洞般拉力中拯救出來又是另一回事。數十年的保護生物學研究試圖確定物種在沒有重大幹預的情況下生存所需的個體數量和土地面積的仔細計算,並考慮到其對食物、棲息地和其他資源的需求。

猛獁象在大陸上已經滅絕了一萬多年(儘管矮種猛獁象在偏遠的北極島嶼上一直存活到古埃及時代)。即便如此,化石記錄也提供了關於生態學的豐富線索。撇開所有倫理考量不談,從保護生物學的角度來看,成為一頭猛獁象意味著什麼?

長毛猛獁象是儲存最完好的冰河時代物種,也是第一個完成基因組測序的物種(儘管尼安德特人在 2010 年也完成了測序)。就復活滅絕物種的努力而言,它很可能是最早成功的克隆嘗試之一。

然而,並非所有猛獁象都是長毛的苔原居民;在北美,從海平面到科羅拉多高原的山脈,從加拿大到墨西哥中部都發現了猛獁象的遺骸。其中最大的哥倫比亞猛獁象生活在類似今天非洲象的熱帶草原和草原中,而最小的侏儒猛獁象則生活在加利福尼亞海岸附近的孤立海峽群島上。

雖然僅瞭解它們的棲息地對於識別潛在的克隆猛獁象保護區很有用,但我們實際上非常瞭解猛獁象的食物。根據在化石糞便中發現的植物材料、凍土中儲存的的內容,以及在牙齒琺琅質中的同位素,我們知道大多數猛獁象是食草動物,更喜歡草和草本植物,而不是木本樹木和灌木。

在這方面,猛獁象類似於現代非洲象,儘管從進化的角度來看,它們與生活在森林中的亞洲象關係更密切。與在北美進化的馬和駱駝不同,猛獁象是相對較新的來者,大約在 170 萬年前透過同一座陸橋到達,第一批人類後來在最後一個冰河時代也透過這座陸橋。

猛獁象可能擁有類似於現代大象的複雜社會系統,據認為它們以多達二十個個體的群體生活。長毛猛獁象雄性擁有發情腺,這對當今現代大象的繁殖很重要。在多個個體一起死亡的地點發現的成群猛獁象骨骼顯示了龐大的家庭結構。儲存完好的猛獁象足跡顯示,龐大的家族並肩行走,以及幼年個體數量的減少,表明由於人類的捕獵,種群數量正在下降。

就像今天現代的大象一樣,這些群體都是雌性,因此猛獁象很可能也是母系社會。雌性群體通常會呆在一起,而雄性在青春期時會被趕出象群,獨自謀生。

我們怎麼可能知道這些?化石記錄顯示,猛獁象的象牙會長出年輪——就像一棵樹一樣,只不過猛獁象的象牙可以記錄猛獁象生命中的幾周甚至幾天。從年輪的寬度和它們的同位素構成來看,我們知道猛獁象母親會哺乳幼崽兩到三年。在青春期雄性中,象牙中的生長輪突然變窄,表明雄性突然不得不自食其力(相當於從父母在家做的飯菜到你第一個公寓裡的通心粉乳酪和拉麵飲食)。

並非所有青春期猛獁象都能度過這段危險的孤獨時期;在溫泉猛獁象遺址,古生物學家發現了一些單獨的、青春期的雄性骨骼,它們掉入天坑中,隨著時間的推移而相繼死亡。斷裂的象牙也揭示了,就像現代大象一樣,猛獁象雄性為了爭奪配偶而打鬥——甚至有一對雄性骨骼被鎖在永恆的戰鬥中,無法解脫。

現代大象擁有複雜的交流系統,包括觸控、視覺、化學物質和聲音(包括跨越長距離的次聲和地震交流)。雖然化石無法重現猛獁象的鳴叫聲,但我們從它們的舌骨、舌頭和聲帶的改變中得知,它們也能夠進行低頻交流。

由於氣候變化以及那些很可能是“關鍵物種”、它們自身棲息地的生態工程師的巨型草食動物的消失,猛獁草原也像它的同名者一樣滅絕了。假設現代西伯利亞或加拿大北部的一部分地區可以,那麼一頭長毛猛獁象需要多少土地?關於這方面的科學研究還不太清楚。透過將牙齒琺琅質中的同位素與土壤中的同位素進行匹配,我們知道一些種類的猛獁象和乳齒象每年漫遊多達 500 公里,可能遷徙以追蹤它們的棲息地。

計算猛獁象種群的承載能力並非易事(相信我——我正在研究!),這需要仔細考慮猛獁象需要消耗多少飼料(現代大象每天吃多達 440 磅),靠近水源(現代大象每天喝大約 60 加侖),以及動物、植物和它們種群數量減少時所經歷的變化的氣候之間的複雜相互作用。一旦我們知道一個猛獁象種群需要多少土地,那麼完全確定需要多少這樣的種群才能在野外維持長毛猛獁象的可持續種群則是另一回事。無論這個數字最終是多少,值得指出的是,14,000 年前,僅有少量手持長矛的人類和不斷變化的氣候背景就足以將猛獁象和其他冰河時代巨型動物推向滅絕的邊緣。

當我們想到克隆長毛猛獁象時,很容易想象到一片連綿起伏的苔原景觀,以及那些富有魅力的龐然大物悠閒地在北極野花中吃草。但是克隆長毛猛獁象實際上意味著什麼?長毛猛獁象到底是什麼?

一個孤獨的幼崽,在圈養中長大,沒有象群和環境的背景,真的能算是猛獁象嗎?沒有猛獁象的族長來哺育這頭幼崽,來為其接種必要的腸道細菌,教它如何照顧自己,如何與其他猛獁象交流,祖先的遷徙路線在哪裡,以及如何避開天坑並找到水源,這重要嗎?凍土正在融化,猛獁草原已經消失,這重要嗎?儘管我非常喜愛猛獁象,但我內心的生態學家卻忍不住回答:不。

這些是實際的考慮因素,也同樣是哲學上的考慮因素。人類活動正在將地球系統推到所有物種(無論是長毛猛獁象還是其他物種)在其進化歷史中所經歷的自然氣候變異範圍之外。具有諷刺意味的是,我們對猛獁象生態的許多瞭解都來自於融化的凍土層中新近暴露的屍體。

復活已滅絕物種有令人信服的生態原因。一些人主張透過重野化來維持特定的棲息地,或執行重要的功能,如種子傳播或防火。正如我之前寫過的,許多植物如今以生態上的時代錯誤的形式存在,與它們已滅絕的傳播者脫節。復活旅鴿旅鴿可能是拯救沙櫻桃(甚至是美國栗樹)的重要一步。

我對北美猛獁象和其他大型食草動物滅絕的生態後果的研究表明,在氣候快速變化的時期,猛獁象的消失導致了全新的群落——一個持續了兩千年的生態動盪時期。其他人的研究表明,小型哺乳動物的生物多樣性可能受到了級聯效應的影響。現代大象是關鍵物種,有助於維持許多其他物種依賴的非洲稀樹草原棲息地。

失去物種——尤其是生態系統工程師、基礎物種或關鍵的食草動物,可能會導致難以預測的級聯效應。反之亦然;向景觀中新增食草動物會改變它們。我們——社會——是否準備好接受這些變化?

我理解復活猛獁象的動力——它源於那種同樣的好奇心和探索的驅動力,正是這種動力讓我成為一名科學家。當我看《史前一萬年》時,我承認,看到大銀幕上的 CGI 猛獁象時,我公開地哭了。如果猛獁象出現在更新世公園,我將是第一個登上飛往西伯利亞的飛機的人。科學需要偶像——能夠吸引公眾興趣的集結點。克隆猛獁象可能相當於生物學領域的登月,不僅復活了一個已滅絕的物種,也重新點燃了人們對自然世界天真的興奮感(儘管不可否認的是,公眾對克隆的看法往往更多的是恐懼和警告,認為科學家在“扮演上帝”)。然而,正如漢娜·沃特斯正確指出的,克隆已滅絕物種實際上可能更多的是關於我們人類,而不是我們關心的野生動物。

反對復活滅絕物種的論點通常圍繞著我們不知道的事情——特別是當我們行動的長期附帶效應時。預防原則在保護工作中可能令人不滿意,因為它如果推到極端,就會排除任何行動。我們通常沒有等待確定一項行動的有效性的奢侈,尤其是在我們競相拯救瀕臨滅絕的物種時。

然而,就猛獁象而言,沒有必要感到緊迫。也許最好的行動方案是首先證明我們可以在一個變暖、破碎、人口過多的世界中有效地管理現存的犀牛和大象,然後再復活它們的毛茸茸的同類。

最終,克隆猛獁象並不止於實驗室。如果目標真的是復活滅絕物種,而不僅僅是科學上相當於成就解鎖!,那麼復活猛獁象意味著持續的努力、密集的管理以及對保護資源的大量投入。我們在這一方面的記錄並不令人放心。

與此同時,我們至少可以做的是遵循我們確實瞭解的關於猛獁象在其生態環境中的知識。在我們認真討論復活滅絕物種之前,讓我們運用猛獁象的教訓來幫助拯救面臨滅絕的物種。

圖片:西班牙北部冰河時代動物群,作者:Mauricio Antón,來自維基共享資源;猛獁象頭骨,作者:Robert Geier;安博塞利國家公園以乞力馬扎羅山為背景的大象,作者:Amoghavarsha,來自維基共享資源;三隻大象捲曲的親吻,作者:jinterwas,來自Flickr。

Jacquelyn Gill, PhD, is an assistant professor of paleoecology and plant ecology at the University of Maine. As a paleoecologist and biogeographer, she researches how landscapes change through space and time based on climate change and other factors. She hosts the popular podcast Warm Regards and has a healthy Twitter following.

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