許多猛mm象的問題
帶回的道路猛mm象- 一個在最後一個冰河時代結束時滅絕的巨人 - 充滿了障礙。
在過去的幾年中,科學家將四個不同猛mm的基因組拼湊在一起,但是仍然有更多障礙:如果研究人員決定創造新的猛mm象,他們將如何做到?如果龐然大物小牛的誕生,它將如何學習如何在沒有父母或牛群的情況下表現?
加利福尼亞大學聖克魯斯分校生態與進化生物學教授貝絲·夏皮羅(Beth Shapiro)在聖克魯斯分校(Santa Cruz)討論了“如何克隆猛mm象:去滅絕科學”(普林斯頓大學出版社,2015年)。她考慮的眾多挑戰中有11個,包括科學,道德和環境的挑戰。
編者註:這個故事於2017年9月15日更新,其中包括現在有幾個猛mm象基因組的事實。
DNA降解
DNA開始降解生物體死亡的那一刻。之所以發生這種情況,是因為來自人體細胞和環境的酶以及來自太陽的紫外線輻射開始分解遺傳密碼。氧氣和水也會改變脫氧核糖核酸,打破其鏈。
一些猛mm象DNA但是,由於它在多年凍土中被凍結,因此倖存下來。其中一些冷凍遺骸包含簡短的DNA片段 - 大部分在30至90個鹼基對之間(一個鹼基對由兩個將DNA的“字母”組成,將DNA鏈接在一起:胞嘧啶和鳥嘌呤,或與胸腺氨酸一起使用)。為了看這個數字,人類基因組中有30億個鹼基對。
但是,研究人員通過將現代大象基因組作為腳手腳來應對這一“短片”挑戰。
DNA污染
良好的DNA經常被真菌,細菌,植物,動物,甚至人類處理的外國DNA污染。
Shapiro寫道,這種DNA污染可能使研究人員難以知道哪種DNA分子屬於動物,哪些是污染的,尤其是如果滅絕的動物沒有生物親戚可以用作路線圖。
幸運的是,這對猛mm象來說並不重要,因為“我們可以將龐然大物[DNA]與人和細菌[DNA]區分開,”她告訴Live Science。
親戚
科學家可能只有猛mm象DNA的碎片,但是他們可以使用猛mm象親戚(現代大象)中的DNA來幫助填補遺傳差距。
猛mm象與亞洲大象密切相關(大象最大)比非洲大象。印度的研究人員在2015年描述了亞洲大象基因組生物科學雜誌,以及在廣泛研究所在馬薩諸塞州的劍橋,以對亞洲大象的基因組進行測序。
猛mm象和亞洲大像在大約250萬至500萬年前。夏皮羅寫道,如果他們大約在400萬年前有分歧,那麼大約2%的基因組將有所不同,構成7000萬個遺傳差異。
夏皮羅(Shapiro)在一封電子郵件中告訴Live Science,指的是DNA序列的“讀取”。 “會丟失的作品……但是它大多會在那裡。”
背繁殖
科學家可以試圖通過背繁殖將猛mm象回來 - 也就是說,根據“如何克隆猛mm象”的說法,直到幾代人都繁殖了最柔軟,最冷靜的亞洲大象,直到幾代人後來繁殖。
但是,備份繁殖面臨一些挑戰。夏皮羅(Shapiro)在書中寫道,直到10到18歲之間,大象才達到性成熟,而懷孕持續了將近兩年。這意味著任何後育項目都將需要很長時間。
此外,結果不是猛mm象,而是具有猛mm象特徵的大象。某些特徵可能永遠不會傳遞:猛mm象血紅蛋白(血液中的蛋白質帶有氧氣)更適合幫助大型動物在寒冷的氣候下生存。夏皮羅寫道,這种血紅蛋白與大象血紅蛋白不同,但是今天沒有任何活著的大象具有這些突變,這意味著它們不能將它們傳遞給子孫後代。
猛mm象克隆
現在,研究人員已經對猛mm象基因組進行了測序(儘管其中一些基因組可能被污染,這是根據2017年3月的一項研究期刊PLOS遺傳學),他們可以使用軀體細胞核轉移克隆猛mm象嗎?多莉綿羊?在體細胞核轉移的情況下,科學家從一種稱為供體的動物中提取細胞核(包含DNA)。然後,他們將核插入另一隻動物的卵細胞中,該細胞已移除了自己的核。
這將很困難。根據“如何克隆猛mm象”的說法,用核轉移克隆並不是很有效,通常是通過從活著動物那裡收集的無限細胞供應來完成的。夏皮羅寫道,眾所周知,沒有活著的猛mm象。
此外,科學家將不得不將猛mm的胚胎植入亞洲大像中,該大象瀕臨滅絕,這在很大程度上源於棲息地的喪失,分散和偷獵,根據國際自然保護聯盟。夏皮羅寫道,當每一個亞洲大像都算在內時,很難證明將猛mm的胚胎植入大象。
CRISPR-CAS9
通過使用稱為的基因編輯工具CRISPR-CAS9,科學家可以在精確的位置切割DNA,去除遺傳密碼,然後以實驗室中創建的新序列粘貼該部分。
據哈佛大學的遺傳學家,分子工程師和化學家喬治·教堂(George Church)稱,這種方法可用於在短短兩年內帶回羊毛猛mm象,他在2017年2月在波士頓舉行的美國科學發展協會(AAAS)會議之前就發布了這一宣布。
“我們的目的是生產混合大象錘胚,”教堂告訴監護人。 “實際上,這更像是一頭大象,有許多猛mm象的特徵。我們還沒有到達,但可能會在幾年內發生。”
表觀基因組
如果通過後育種,克隆或基因工程重新栩栩如生,重新創建該生物的表觀組將是一項挑戰,這將傳遞給Utero中的猛mm象。這表觀基因組是標籤系統這確定了哪些基因已打開或關閉。這些標籤不會更改遺傳密碼,而是選擇何時激活某些基因。
夏皮羅寫道,大象表觀基因組與猛mm象的表觀基因組不同,但尚不清楚這些變化是什麼。
有可能重現猛mm的表觀基因組,教堂,在問答環節的問答中說2017年4月,在美國自然歷史博物館(AMNH),但該技術仍然是一條路。
猛mm象微生物組
嬰兒退出母親的出生管時,會撿起細菌,並繼續一生中獲得新的細菌。體內和體內的細菌稱為微生物組它有助於並影響消化和健康。
猛mm象的微生物組未知,但猛mm木木乃伊提供了提示。例如,一名42,000歲的死靈屍體(動物屍檢)木乃伊嬰兒猛mm象根據“如何克隆猛mm象”的說法,這名年輕人的消化道上有糞便。
現代大象犢牛吃了母親的糞便來播種自己的微生物 - 細菌是分解所吃的纖維植物所需的細菌。發現表明猛mm象犢牛也做了同樣的事情。
環境挑戰
自從猛mm象死亡以來的數千年中,環境發生了變化。夏皮羅(Shapiro)認為,這引起了幾個問題:新的猛mm像是否有適當的食物可以消化?它們會容易受到疾病,寄生蟲或污染物的影響嗎?溫度和降水的變化會損害它們嗎?
儘管如此,俄羅斯的兩個野生動植物公園 - 更新世公園和南更新世公園 - 準備好接受猛mm象。這些公園的目的是將目前冷凍的西伯利亞苔原變成由猛mm象和草食動物支持的牧場,這些牧場曾經生活並支持草地生態系統,根據更新世公園網站。
當大型動物分解冰,雪和污垢,然後在漫遊和吃植被時分散營養和種子時,這種轉變就會發生網站報告。
像猛mm
如果科學家要成功帶回猛mm象,由此產生的小牛會知道如何成為猛mm象嗎?
夏皮羅寫道,大像是社會生物,這表明猛mm像也是。但是,沒有其他活著的猛mm象,目前尚不清楚新的猛mm像是否能夠像前輩滅絕之前一樣行事。
另一方面,即使這些犢牛不知道該怎麼行動,科學家也必須繁殖數千個,以便新手擁有遺傳多樣性並成為自我維持的人群。