人类引起的动物种群变化在北方白犀牛身上表现得最为明显。仅有的剩下两名女性个体在偷猎、武装冲突和政治不稳定导致人口大量减少之后,世界任何地方都发生了这种情况。那么,我们该如何拯救濒临灭绝的物种呢?
我们采访了苏珊·霍尔茨博士来自莱布尼茨动物园和野生动物研究所生殖管理系,了解有关拯救人类的基因计划的所有信息北方白犀牛。记录为一部分大问题在 IFLScience 的播客中,我们讨论了该团队如何收集卵子、储存胚胎,以及我们是否会在有生之年再次听到幼年白犀牛脚趾的咯咯声。
大多数人认为,世界上只剩下两只雌性犀牛,这个物种就到此为止了。但这就是你想要改变的,对吗?
苏珊娜·霍尔茨:是的,这是正确的。我们仍然有一些希望,这要感谢我的同事们,他们冷冻保存了几十年前的男性精子,这些男性早已不在地球上,但他们的精子仍然冷冻保存在液氮中,如果你解冻它并且可以用于最后两只雌性之外的受精。
你收集过这些雌性的卵细胞吗?还是不可能?
SH: 不,我们实际上收集了这些雌性和年长雌性的卵细胞。不幸的是,我们从未创造过胚胎,但年轻的胚胎是我们有史以来最好的白犀牛捐赠者之一,所以她定期为我们提供卵母细胞。我们大约每三个月收获一次,给她一些恢复的时间,我们定期为她创造胚胎,目前也储存在液氮中,可以进一步用于胚胎移植。
那么你会把储存的这些胚胎移植回这只雌性体内吗?
SH: 不,不幸的是,这两位女性都无法怀孕至足月。所以年轻的法图的子宫有问题。她有一些炎症,或者我们真的不知道发生了什么,但是在超声波检查中,你可以清楚地看到她的子宫内膜发生囊性改变,不能怀孕。而大一号实际上是由相当重的公牛交配的,而且她的跟腱状况不佳,所以她无法承受怀孕时额外的重量,所以我们不会尝试用她作为胚胎的代孕者。
如果你不打算使用我们剩下的最后两只犀牛,那么它们的未来会是什么样子胚胎?
SH: L幸运的是,它们有一个非常密切相关的姊妹类群,即南方白犀牛,这实际上也是一种濒临灭绝的物种,但地球上还有更多的南方白犀牛,希望这些南方白犀牛可以充当代孕母亲。甚至有报道称两者是杂交的,所以我们非常希望两者的子宫能够兼容。它们实际上被列为亚种,而不是不同的物种,因此它们应该足够接近才能使其发挥作用。
对于您拥有的这些胚胎,这种遗传物质来自于死去已久的雄性犀牛和您从它们身上收集的精子。我们相信你正试图将皮肤细胞转化为精子细胞之类的东西。
SH: 是的,所以在不久的将来生孩子的方法之一,我们真的希望实现这一点,因为很可能北方白犀牛有自己的发声能力,它们有自己的文化,而最后两种犀牛,我们希望,仍能教导下一代现代白犀牛如何表现得像北方白犀牛。因此,我们真的希望保持这种连续性以实现这一目标,但从长远来看,显然,我们现在只有这两个,因为我们淘汰了从未产生过任何高龄胚胎的较旧的,所以现在我们只收获卵母细胞较年轻的一组。他们实际上也是母女,所以我们不会因为只关注弟弟而丢失那么多遗传信息。我们成功地创造了她和我们低温储存器中不同公牛的胚胎。尽管如此,这种遗传多样性仍然非常有限,无法创造出长期可持续的新种群。因此,我们必须找到其他选择,将更多的创始人个体纳入基因库,其中之一是山中伸弥的发现,该发现实际上获得了诺贝尔奖,即皮肤细胞或任何类型的分化细胞都可以移植回多能状态。因此,在使用中,多能干细胞可以从正常皮肤细胞中产生,这可以再次,我们来自日本的核心运营合作伙伴之一 Katsuhiko Hayashi 能够再次分化诱导多能干细胞,以在培养皿中创建所有组。
这是令人难以置信的。
SH: 是的,这令人难以置信。这对于精子也是可能的。到目前为止,它只在老鼠身上起作用,但他已经开始与马克斯德尔布吕克中心的其他合作伙伴、塞巴斯蒂安·迪克和维拉·齐维察合作,创建高质量的北方白犀牛诱导多能干细胞,并且进展顺利。就未来的配子发育而言,我们希望它能尽快发挥作用。
未来是什么样子?您计划将来将这些胚胎植入南方白犀牛体内——这是目标吗?
SH: 该计划将是在我们储存的尽可能多的创始人身上创建这些诱导多能干细胞系,并从中创建胚胎,可能使用天然精子和人工卵母细胞,反之亦然,然后创建新一代北方通过将它们植入南方白犀牛代孕者的子宫中来培育白犀牛。
实际上,你能做多少?这足以重建人口还是……?
SH: 我想是的。我们来自圣地亚哥动物园的合作伙伴进行了一些遗传学研究,他们实际上发现,我们从北方白犀牛身上获得的最后这些细胞系的遗传多样性实际上至少与目前存在的遗传多样性一样大,甚至更大。在现存的南方白犀牛种群中,南方白犀牛的生存状况实际上相当不错。在 19 世纪初,即 1900 年左右,出现了巨大的瓶颈,它们被猎杀几乎灭绝,而它们实际上是最早的保护项目之一。该公园的建立是为了保护仅存的同类,据估计,大约有 20-50 头只剩下繁殖后代,而现在,还有近 20,000 头剩余的南方白犀牛目前还活着。
巨大的成功故事。
SH: 是的,这是一个巨大的成功故事,显然这 20-50 只动物或这 50 只动物可能并非全部都对繁殖成功做出了贡献,所以可能实际上只有 20 名创始人让这个庞大的种群再次增加。它们的情况相当好,因此我们乐观地认为,如果我们在北方白犀牛中至少拥有相同数量的遗传多样性,它们将会成功。
您认为我们多久才能听到北方白犀牛幼崽在地面上发出的噼啪声?距离还有五年吗?十年之后?
SH: 这确实很难说。我们非常希望在未来几年内能够成功怀孕一头北方白犀牛,但这将通过收集卵母细胞并用冷冻精子使其受精来获得天然配子。另一种方法不太容易判断需要多长时间,因为到目前为止,它只在老鼠身上进行过,现在,第二种方法有望是北方白犀牛。所以,我估计至少还需要五到十年才能让这种方法发挥作用,但这真的很难判断,也因为我没有直接在这个领域工作。
北方白犀牛和南方白犀牛被猎杀得如此惨烈。如果地面上有更多犀牛,我们会采取措施保护它们吗?
SH: 我不太相信这个事实。幸运的是,有足够的栖息地可以把它们带回来,这不是问题。有足够的可用土地,但由于东南亚、中国和越南对犀牛角的大量需求,犀牛实际上被猎杀至灭绝,实际上,主要是内战和起义导致猎杀犀牛可能是为了出售而是购买武器的号角。因此,在他们所属地区(苏丹和刚果)建立政治稳定至关重要。确保如果我们将它们带回自然栖息地,它们将受到良好的保护,这一点非常重要。但我非常希望,如果这种有效的方法奏效,国际上将得到足够的关注,以真正确保这一切的实现。
时间剩下的两只犀牛目前在肯尼亚。如果要将胚胎植入南方白犀牛体内,那也会是在肯尼亚吗?
SH: 是的,我们一致认为,至少第一头犀牛必须在肯尼亚出生,并立即与它们的同种动物交往,最后两只北方白犀牛也是如此。情况就是这样。事实上,肯尼亚从来都不是北方白犀牛的自然栖息地,它只是将它们带回的安全之地。事实上,这两头犀牛是从 Dvůr Králové 动物园回来的,这是捷克共和国唯一一个圈养北方白犀牛的动物园,他们决定在某个时候将四头犀牛从捷克共和国带回非洲的安全地方他们选择肯尼亚是因为出于安全原因这是一个非常好的选择。
这两只雌性都是在捷克共和国这个动物园里圈养出生的?
SH: 是的,完全正确。它们是第一代和第二代,所以年轻的那头是第二代圈养的北方白犀牛。
哇。所以,这是一个正在进行的巨大项目。所有这些研究值得吗?
SH: 我认为,出于一个原因,我们人类应对这个物种的消失负责,我们也应该有责任尝试扭转这种情况。我认为这些犀牛在它们的自然栖息地中,在生态系统中发挥着非常重要的作用。他们是景观设计师;他们正在改变景观。他们正在开辟空间,许多其他物种依赖于他们创造并延续的这些开放草原。我认为如果你能设法保护它们并将它们带回野生栖息地,我们也可以拯救许多其他物种。
它们还被证明可以保护栖息地免受火灾,因为它们开辟了区域,或者将草剪得很低,因此这是火灾从一个地方蔓延到下一个地方的屏障,因此它们可以真正保护整个栖息地。它们还照顾许多其他物种赖以生存的水坑和开放水坑。所以,我认为他们有巨大的影响力,值得让他们回来。
那么,通过拯救北方白犀牛,我们就可以拯救更多的栖息地,并为该地区的其他物种带来积极的好处?
SH: 没错,是的。我坚信这将会发生。作为人类,我们依赖于功能正常的生态系统,并且我们通常不了解一个物种对其他栖息地的所有影响,但为了获得清洁的水、清洁的空气以及免受新出现的病原体的安全,我们依赖于功能正常的生态系统和如果可以的话,我们应该保护他们。
明年你打算做什么?
SH: 我们将继续收获最后两只北方白犀牛中较年轻的法图(Fatu)的卵母细胞,并创造更多的胚胎,同时我们也在欧洲动物园中创造南方白犀牛的胚胎,这一次,它也服务于圈养繁殖不佳的南方白犀牛。它也是一种濒临灭绝的物种,因此增强欧洲动物园圈养种群的遗传多样性也是有好处的。我们会先移植一个南方白犀牛胚胎,证明我们可以成功进行胚胎移植,然后再接触北方白犀牛胚胎。
在你拿珍贵的北方白犀牛冒险之前,你正在使用南方白犀牛作为一个小测试,以确保它与它们的遗传信息相符?
SH: 是的,有点。但与此同时,我们也为南方白犀牛学到了一些东西,所以它将为他们服务,就像为北方白犀牛服务一样。
这个概念可以应用于犀牛以外的其他物种吗?
SH: 确实是的。世界上有很多濒临灭绝的物种,我们正在开发的这些技术对其中许多物种都有用。当然,这不是通常应该走的路,我们宁愿阻止动物达到这个阶段或灭绝或面临灭绝的危险,而不是采取这些最后的措施来拯救它们。但举例来说,地球上还有两种非常濒临灭绝的犀牛物种,即苏门答腊犀牛和爪哇犀牛,它们都生活在印度尼西亚,它们的数量也已减少到 30-70 头,数量太小而无法被记录。它们是自我维持的,而且相当分散,发生在不同的森林中。因此,对他们来说,应用这些技术来增强种群数量以再次创造可生存的种群也至关重要。
目前是否有人从剩余人口中收集这些卵细胞和精子细胞,或者您将来会这样做吗?
SH: 这是我们正在寻求做的事情。去年我们已经检查了一些苏门答腊犀牛,但这是一个非常政治的事情,许多当局必须同意这一点,但我们非常希望在不久的将来我们也可以将其应用于苏门答腊犀牛。
极好的。这个物种确实处于灭绝的边缘,但十年后,北白犀牛可能会再次生活在我们的星球上。
SH: 是的,我们希望情况如此。我们正在尽最大努力实现这一目标。
我您还有什么要提的吗?
SH: 也许有一件事是,所有这些研究当然都具有很多伦理意义。因此,我们有一位来自意大利的伦理研究员,帕多瓦大学的 Barbara de Mori 教授,她正在处理许多新兴的伦理问题,以便回答问题。那么,要回答这样的问题:如何纠正可能损害健康或干扰该物种的个体动物以拯救其种群或同类的问题?
此外,越来越多的人批评我们是否应该使用这么多钱(实际上我们正在使用的钱并不是那么多)来恢复单一物种而不是保护栖息地,而我们对此的回答是,我们实际上正在使用的钱德国研究部,否则它永远不会参与物种保护,因此我们实际上正在为保护筹集新资金,而这些资金通常不会用于此类研究。因此,我们正在努力提前处理许多新兴的道德问题,并让公众参与进来,让公众充分了解我们正在做什么、为什么这样做,以及我们正在考虑每一步和每一步。我们与个人和人群一起面临的每一个后果或风险。
我们认为你不能要求南方白犀牛同意成为北方白犀牛的代理人。他们不知道他们正在拯救自己的亚种,所以这是一个灰色地带。这是下一个最佳选择,不是吗?
SH: 是的,正是如此。这是其中一个方面,但我们实际上认为,在权衡了所有利弊之后,这是一个公平的选择,南方白犀牛的携带能力足够好,在我们再次拥有可生存的北方白犀牛种群之前,很少有人可以携带,北方白犀牛也能生育。
北方白犀牛多大年龄可以繁殖?
SH: 对于南方白犀牛来说,它们第一次生育的年龄通常是五到六岁。它们的妊娠期为 16 个月,所以它们可能在三到四岁时开始出现第一个周期,并开始繁殖。对于男性来说,我认为这或多或少会是在同一时间,四年、五年、六年。
拥有能够自我维持的北方白犀牛种群是最终目标吗?
SH: 确实。我们不想永远帮助他们重新创造。我们希望它们能够快乐、自给自足,再次回到野外,不需要任何人为干预。
惊人的。当您宣布您已成功培育出一头北方白犀牛幼崽时,我们迫不及待地想听到新闻稿。
SH: 我也等不及了,但这是科学,我们不知道,我们正在处理很多未知因素,这可能需要比我们预期更多的时间,但我非常有信心我们现在有 24 个北方白犀牛的胚胎雌性储存在液氮中,它们可能在液氮中存活数百年。所以,我们有很多时间,即使需要比我们预期更多的时间,我也非常有信心我们最终会成功。
这次采访是IFLScience 的大问题并已针对长度和清晰度进行了编辑。订阅关注我们的时事通讯,这样您就不会错过每周最重要的故事。