许多猛mm象的问题
带回的道路猛mm象- 一个在最后一个冰河时代结束时灭绝的巨人 - 充满了障碍。
在过去的几年中,科学家将四个不同猛mm的基因组拼凑在一起,但是仍然有更多障碍:如果研究人员决定创造新的猛mm象,他们将如何做到?如果庞然大物小牛的诞生,它将如何学习如何在没有父母或牛群的情况下表现?
加利福尼亚大学圣克鲁斯分校生态与进化生物学教授贝丝·夏皮罗(Beth Shapiro)在圣克鲁斯分校(Santa Cruz)讨论了“如何克隆猛mm象:去灭绝科学”(普林斯顿大学出版社,2015年)。她考虑的众多挑战中有11个,包括科学,道德和环境的挑战。
编者注:这个故事于2017年9月15日更新,其中包括现在有几个猛mm象基因组的事实。
DNA降解
DNA开始降解生物体死亡的那一刻。之所以发生这种情况,是因为来自人体细胞和环境的酶以及来自太阳的紫外线辐射开始分解遗传密码。氧气和水也会改变脱氧核糖核酸,打破其链。
一些猛mm象DNA但是,由于它在多年冻土中被冻结,因此幸存下来。其中一些冷冻遗骸包含简短的DNA片段 - 大部分在30至90个碱基对之间(一个碱基对由两个将DNA的“字母”组成,将DNA链接在一起:胞嘧啶和鸟嘌呤,或与胸腺氨酸一起使用)。为了看这个数字,人类基因组中有30亿个碱基对。
但是,研究人员通过将现代大象基因组作为脚手脚来应对这一“短片”挑战。
DNA污染
良好的DNA经常被真菌,细菌,植物,动物,甚至人类处理的外国DNA污染。
Shapiro写道,这种DNA污染可能使研究人员难以知道哪种DNA分子属于动物,哪些是污染的,尤其是如果灭绝的动物没有生物亲戚可以用作路线图。
幸运的是,这对猛mm象来说并不重要,因为“我们可以将庞然大物[DNA]与人和细菌[DNA]区分开,”她告诉Live Science。
亲戚
科学家可能只有猛mm象DNA的碎片,但是他们可以使用猛mm象亲戚(现代大象)中的DNA来帮助填补遗传差距。
猛mm象与亚洲大象密切相关(大象最大)比非洲大象。印度的研究人员在2015年描述了亚洲大象基因组生物科学杂志,以及在广泛研究所在马萨诸塞州的剑桥,以对亚洲大象的基因组进行测序。
猛mm象和亚洲大象在大约250万至500万年前。夏皮罗写道,如果他们大约在400万年前有分歧,那么大约2%的基因组将有所不同,构成7000万个遗传差异。
夏皮罗(Shapiro)在一封电子邮件中告诉Live Science,指的是DNA序列的“读取”。 “会丢失的作品……但是它大多会在那里。”
背繁殖
科学家可以试图通过背繁殖将猛mm象回来 - 也就是说,根据“如何克隆猛mm象”的说法,直到几代人都繁殖了最柔软,最冷静的亚洲大象,直到几代人后来繁殖。
但是,备份繁殖面临一些挑战。夏皮罗(Shapiro)在书中写道,直到10到18岁之间,大象才达到性成熟,而怀孕持续了将近两年。这意味着任何后育项目都将需要很长时间。
此外,结果不是猛mm象,而是具有猛mm象特征的大象。某些特征可能永远不会传递:猛mm象血红蛋白(血液中的蛋白质带有氧气)更适合帮助大型动物在寒冷的气候下生存。夏皮罗写道,这种血红蛋白与大象血红蛋白不同,但是今天没有任何活着的大象具有这些突变,这意味着它们不能将它们传递给子孙后代。
猛mm象克隆
现在,研究人员已经对猛mm象基因组进行了测序(尽管其中一些基因组可能被污染,这是根据2017年3月的一项研究期刊PLOS遗传学),他们可以使用躯体细胞核转移克隆猛mm象吗?多莉绵羊?在体细胞核转移的情况下,科学家从一种称为供体的动物中提取细胞核(包含DNA)。然后,他们将核插入另一只动物的卵细胞中,该细胞已移除了自己的核。
这将很困难。根据“如何克隆猛mm象”的说法,用核转移克隆并不是很有效,通常是通过从活着动物那里收集的无限细胞供应来完成的。夏皮罗写道,众所周知,没有活着的猛mm象。
此外,科学家将不得不将猛mm的胚胎植入亚洲大象中,该大象濒临灭绝,这在很大程度上源于栖息地的丧失,分散和偷猎,根据国际自然保护联盟。夏皮罗写道,当每一个亚洲大象都算在内时,很难证明将猛mm的胚胎植入大象。
CRISPR-CAS9
通过使用称为的基因编辑工具CRISPR-CAS9,科学家可以在精确的位置切割DNA,去除遗传密码,然后以实验室中创建的新序列粘贴该部分。
据哈佛大学的遗传学家,分子工程师和化学家乔治·教堂(George Church)称,这种方法可用于在短短两年内带回羊毛猛mm象,他在2017年2月在波士顿举行的美国科学发展协会(AAAS)会议之前就发布了这一宣布。
“我们的目的是生产混合大象锤胚,”教堂告诉监护人。 “实际上,这更像是一头大象,有许多猛mm象的特征。我们还没有到达,但可能会在几年内发生。”
表观基因组
如果通过后育种,克隆或基因工程重新栩栩如生,重新创建该生物的表观组将是一项挑战,这将传递给Utero中的猛mm象。这表观基因组是标签系统这确定了哪些基因已打开或关闭。这些标签不会更改遗传密码,而是选择何时激活某些基因。
夏皮罗写道,大象表观基因组与猛mm象的表观基因组不同,但尚不清楚这些变化是什么。
有可能重现猛mm的表观基因组,教堂,在问答环节的问答中说2017年4月,在美国自然历史博物馆(AMNH),但该技术仍然是一条路。
猛mm象微生物组
婴儿退出母亲的出生管时,会捡起细菌,并继续一生中获得新的细菌。体内和体内的细菌称为微生物组它有助于并影响消化和健康。
猛mm象的微生物组未知,但猛mm木木乃伊提供了提示。例如,一名42,000岁的死灵尸体(动物尸检)木乃伊婴儿猛mm象根据“如何克隆猛mm象”的说法,这名年轻人的消化道上有粪便。
现代大象犊牛吃了母亲的粪便来播种自己的微生物 - 细菌是分解所吃的纤维植物所需的细菌。发现表明猛mm象犊牛也做了同样的事情。
环境挑战
自从猛mm象死亡以来的数千年中,环境发生了变化。夏皮罗(Shapiro)认为,这引起了几个问题:新的猛mm象是否有适当的食物可以消化?它们会容易受到疾病,寄生虫或污染物的影响吗?温度和降水的变化会损害它们吗?
尽管如此,俄罗斯的两个野生动植物公园 - 更新世公园和南更新世公园 - 准备好接受猛mm象。这些公园的目的是将目前冷冻的西伯利亚苔原变成由猛mm象和草食动物支持的牧场,这些牧场曾经生活并支持草地生态系统,根据更新世公园网站。
当大型动物分解冰,雪和污垢,然后在漫游和吃植被时分散营养和种子时,这种转变就会发生网站报告。
像猛mm
如果科学家要成功带回猛mm象,由此产生的小牛会知道如何成为猛mm象吗?
夏皮罗写道,大象是社会生物,这表明猛mm象也是。但是,没有其他活着的猛mm象,目前尚不清楚新的猛mm象是否能够像前辈灭绝之前一样行事。
另一方面,即使这些犊牛不知道该怎么行动,科学家也必须繁殖数千个,以便新手拥有遗传多样性并成为自我维持的人群。