石楠

在澳大利亞西北部海岸的丹皮爾。巨大的巖石堆積在印度洋明亮的藍(lán)綠色海水中。6萬(wàn)年前，這些巖礁曾經(jīng)是廣闊平原上的山頂，那里生活著澳洲早期原住民和千奇百怪的動(dòng)物。當(dāng)?shù)卦∶裨谏罴t色的巖石上雕刻作畫，記錄他們的日常生活和常見(jiàn)的動(dòng)物。

在這些巖畫中，有一種動(dòng)物出現(xiàn)了20多次，它們外形像是狼，背部卻有著類似虎皮的條紋，而它們的腹部像袋鼠一樣有一個(gè)育兒袋。這種動(dòng)物就是袋狼，又被稱為“塔斯馬尼亞虎”。它們?cè)?jīng)在澳大利亞和新幾內(nèi)亞的大部分地區(qū)都很常見(jiàn)。

大約3000年前，或許是由于環(huán)境的變化，袋狼從澳洲大陸消失了，但它們?cè)谒柜R尼亞島的森林中獲得了立足之地。然而到了19世紀(jì)，袋狼卻被歐洲人獵殺殆盡。1936年，最后一只袋狼在澳大利亞霍巴特動(dòng)物園去世。近兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)，澳大利亞滅絕的物種數(shù)不勝數(shù)，但是袋狼在公眾心目中占據(jù)著特殊的地位。人們頻頻聲稱“目擊”了袋狼，不斷尋找袋狼活著的證據(jù)，希望它還會(huì)出現(xiàn)在人們眼前。

最近，這種希望似乎有了實(shí)現(xiàn)的可能。2017年，墨爾本大學(xué)的安德魯·帕斯克宣布，他的研究團(tuán)隊(duì)從墨爾本博物館的袋狼幼崽標(biāo)本中提取到了保存情況較好的DNA，并成功對(duì)其整個(gè)基因組進(jìn)行了測(cè)序。有了袋狼的基因組，科學(xué)家將有望通過(guò)克隆技術(shù)實(shí)現(xiàn)袋狼的“去滅絕”。

從克隆羊到“去滅絕”

1996年，世界上第一只克隆哺乳動(dòng)物——綿羊多利誕生了。此時(shí)，就有科學(xué)家宣稱，克隆袋狼“只是時(shí)間問(wèn)題”。

多利的遺傳物質(zhì)主要來(lái)源于一只成年母羊的乳腺細(xì)胞?？茖W(xué)家將乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核吸出，并轉(zhuǎn)移到另一只母羊的去核卵細(xì)胞中。融合了轉(zhuǎn)移細(xì)胞核的卵細(xì)胞在合適條件下開(kāi)始增殖、分化，像普通受精卵一樣形成胚胎。

但完全相同的方法并不適用于克隆袋狼。袋狼早已滅絕，雖然研究人員從博物館的標(biāo)本中得到了袋狼的DNA，但卻不可能獲得有活性的細(xì)胞核或卵細(xì)胞。那么，如何在缺少這些重要成分的情況下進(jìn)行克隆呢？

科學(xué)家試圖以亞洲象（左）為“母本”，通過(guò)基因編輯技術(shù)和克隆技術(shù)復(fù)活猛犸象（右）。

那就要借助袋狼的現(xiàn)代“親戚”了。在電影《侏羅紀(jì)公園》中，科學(xué)家從琥珀中保存的一只吸食過(guò)恐龍血液的蚊子體內(nèi)提取到了恐龍的DNA，參考爬行動(dòng)物和鳥(niǎo)類的基因填補(bǔ)恐龍基因組殘缺的部分，再將改造后的DNA注入鱷魚(yú)卵中，克隆m了恐龍。雖然電影中的情節(jié)并不完全符合科學(xué)事實(shí)，但這種別出心裁的克隆方法在現(xiàn)實(shí)中還是有可取之處的。哈佛大學(xué)的遺傳學(xué)家喬治·丘奇正試圖以類似的方式克隆猛犸象。

實(shí)現(xiàn)猛犸象復(fù)活的關(guān)鍵工具是一套精確、高效的基因編輯系統(tǒng)。利用這一工具，科學(xué)家可以對(duì)活細(xì)胞的特定基因進(jìn)行修改或刪除。丘奇的方案是對(duì)亞洲象（猛犸象的現(xiàn)代“近親”）的某些關(guān)鍵基因進(jìn)行編輯，將其轉(zhuǎn)化成猛犸象的相應(yīng)基因，就像把一部現(xiàn)代小說(shuō)變成中世紀(jì)的散文一樣。當(dāng)基因編輯成功后，研究人員就可以將細(xì)胞核移入亞洲象的卵細(xì)胞，令其發(fā)育成為出亞洲象和猛犸象“雜交”的胚胎。

獲得基因藍(lán)本

要想克隆已滅絕的動(dòng)物，首先要獲得其基因組。丘奇很幸運(yùn)地從“冷凍”的猛犸象尸體中獲得了相對(duì)完整的DNA。因?yàn)槊歪锵笊钤诤涞牡貛?，它們死后，凍土層像天然的冷?kù)一樣將一些尸體完整保存。但想要獲取袋狼DNA則要困難得多，科學(xué)家只能從袋狼標(biāo)本中取得其DNA。全世界現(xiàn)存的袋狼標(biāo)本約有450件，分別由不同博物館收藏。其中大多數(shù)標(biāo)本僅存皮毛或骨骼，沒(méi)有保留可利用的DNA，僅有13件為浸泡在酒精或甲醛中的袋狼幼崽標(biāo)本?？茖W(xué)家曾經(jīng)從澳大利亞博物館的一件袋狼幼崽標(biāo)本中提取出了DNA，但這些DNA降解過(guò)于嚴(yán)重，也沒(méi)有利用價(jià)值。

科學(xué)家從酒精浸制的袋狼幼崽標(biāo)本中提取到了袋狼的DNA片段。

帕斯克很明白，想要用從標(biāo)本中提取的DNA拼湊出完整的袋狼基因組幾乎是不可能的。因此，他的團(tuán)隊(duì)采取了“迂回路線”。帕斯克團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究了鴨嘴獸、袋鼠和袋齁等其他有袋類動(dòng)物的基因，試圖從中找出有袋類動(dòng)物的進(jìn)化規(guī)律，從而推測(cè)袋狼的部分遺傳信息。

在對(duì)大量有袋類動(dòng)物基因組進(jìn)行了測(cè)序和分析之后，科學(xué)家們大膽地嘗試了另一項(xiàng)對(duì)袋狼的研究。2008年，科學(xué)家從大量碎片化的袋狼DNA中找到了一小段可識(shí)別的序列。通過(guò)與現(xiàn)代有袋類動(dòng)物基因進(jìn)行比較，研究人員確定這段序列屬于一個(gè)與骨骼發(fā)育有關(guān)的基因。然后，研究人員將這個(gè)片段插入到小鼠細(xì)胞中，并觀察到這一基因能在小鼠胚胎中表達(dá)。這一發(fā)現(xiàn)是令人鼓舞的。這意味著，即使科學(xué)家們不能獲得完整的袋狼基因組，他們也可以從碎片化的袋狼DNA中獲取一些關(guān)鍵基因的信息。

盡管如此，研究人員從少量袋狼DNA片段得到的信息還是有限的。帕斯克的團(tuán)隊(duì)花了10年從全球的袋狼標(biāo)本中采樣，希望獲得盡可能多的、較完整的袋狼DNA。然而，大多數(shù)標(biāo)本中的DNA都降解嚴(yán)重，很難分離出可供分析的片段。在帕斯克幾乎放棄希望的時(shí)候，他在“家門口”找到了一個(gè)理想的標(biāo)本。2010年，帕斯克在墨爾本博物館落滿灰塵的倉(cāng)庫(kù)中見(jiàn)到了一件用酒精浸制的袋狼幼崽標(biāo)本。

研究人員提取了其DNA進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果令人驚喜。與之前所有的標(biāo)本不同，這一標(biāo)本中的DNA片段平均長(zhǎng)度達(dá)到1000個(gè)堿基對(duì)，這使科學(xué)家有可能完成基因組的“拼圖”。帕斯克認(rèn)為，這件標(biāo)本能保留如此完整的DNA，很可能是因?yàn)樗唇?jīng)甲醛處理，直接就被浸泡到了酒精中。從這件標(biāo)本提取到的DNA不僅片段長(zhǎng)，而且含量很高。這意味著研究人員有了很多可參照的副本，可以更容易地糾正基因組“拼圖”中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

困難重重復(fù)活路

克隆袋狼比利用亞洲象復(fù)活猛犸象更具挑戰(zhàn)性。雖然猛犸象滅絕的時(shí)間較早，但它們的遺傳信息與亞洲象的重合度較高，需要基因編輯的部分并不多。然而，袋狼的祖先從600萬(wàn)年前就和其他有袋類動(dòng)物“分道揚(yáng)鑣”，現(xiàn)存的有袋類動(dòng)物和袋狼的親緣關(guān)系都比較遠(yuǎn)。

帕斯克計(jì)劃將袋食蟻獸的基因組作為基因編輯的“母本”，并準(zhǔn)備對(duì)其基因組進(jìn)行測(cè)序。生活在澳大利亞西部的袋食蟻獸是現(xiàn)存有袋類動(dòng)物中與袋狼親緣關(guān)系較近的“親戚”之一，它們?cè)?000萬(wàn)年前擁有共同的祖先。不過(guò)兩者從外表上看沒(méi)有多少相似之處，成年的袋食蟻獸只比松鼠稍大一點(diǎn)，而成年袋狼的重量約為30千克。盡管如此，根據(jù)帕斯克的推測(cè)，二者的基因相似度能達(dá)到95%。

但5%的差異仍然意味著巨大的基因編輯工作量，這需要高昂的成本。不過(guò)，隨著基因工程技術(shù)的迅速發(fā)展，基因編輯的成本有望很快降低。帕斯克表示，他會(huì)暫時(shí)觀望一些更容易實(shí)現(xiàn)的“去滅絕”項(xiàng)目，如復(fù)活猛犸象和旅鴿等，等到相關(guān)技術(shù)更加成熟、成本更低時(shí)再繼續(xù)復(fù)活袋狼的研究。

如果有一天，科學(xué)家通過(guò)基因編輯技術(shù)得到了具有袋狼遺傳信息的細(xì)胞核，那么接下來(lái)的一系列步驟是最難以預(yù)測(cè)和控制的：克隆一個(gè)胚胎，把它植入一個(gè)代孕子宮，并孕育出幼崽。

克隆技術(shù)的原理和基本操作看似不太復(fù)雜，但成功率卻不高。而且用于制造多利羊的技術(shù)也難以直接應(yīng)用于不同的物種。這也是為什么直到2017年，也就是在多利誕生21年之后，科學(xué)家才第一次克隆出靈長(zhǎng)類動(dòng)物的原因。

即使研究人員培育出了袋狼的胚胎，要使其發(fā)育為成體也很困難。目前，將胚胎植入子宮的技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但這些技術(shù)只適用于人類和綿羊這些胎盤類哺乳動(dòng)物。對(duì)于胎盤類哺乳動(dòng)物，科學(xué)家很清楚要在什么時(shí)機(jī)植入胚胎，怎樣用激素使胚胎順利著床。但人們對(duì)有袋類動(dòng)物的妊娠過(guò)程和胚胎發(fā)育過(guò)程還知之甚少。

帕斯克計(jì)劃讓狹足袋齁做袋狼的“代孕母親”。這種有袋類動(dòng)物形似老鼠，生育能力很強(qiáng)。但狹足袋齁和袋狼的體型差異很大，如何能孕育出袋狼的幼崽呢？這就不得不提有袋類動(dòng)物奇特的妊娠方式。有袋類動(dòng)物的懷孕時(shí)間通常在兩周左右，剛出生的幼崽個(gè)頭非常小，發(fā)育程度很低，幾乎還處于未成熟的胚胎狀態(tài)。有袋類動(dòng)物的育兒袋在一定程度上起到了胎盤的作用，幼崽必須在母親的育兒袋里再生活一段時(shí)間才能發(fā)育完全。

袋食蟻獸是袋狼的“近親”之一。

科學(xué)家計(jì)劃用狹足袋鼩的子宮孕育袋狼胚胎。

剛出生的有袋類動(dòng)物幼崽都非常小，發(fā)育不成熟，圖為袋鼠幼崽。

由此，科學(xué)家想到了一個(gè)可行的方案：由狹足袋齁的子宮孕育袋狼幼崽，再將袋鼠的育兒袋作為“保溫箱”，使幼崽發(fā)育成熟。后一過(guò)程又被稱為“交叉哺育”，科學(xué)家曾用袋鼠的育兒袋哺育過(guò)袋獾等其他有袋類動(dòng)物幼崽。盡管目前狹足袋齁的人工繁殖技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但帕斯克認(rèn)為，要真正了解有袋類動(dòng)物的生殖規(guī)律，至少還要10年時(shí)間。

回歸自然問(wèn)題多

如果之前的操作一切順利，袋狼幼崽在出生9個(gè)月后就會(huì)長(zhǎng)成一只幼年袋狼。接下來(lái)，科學(xué)家將面臨一系列新問(wèn)題：怎樣讓幼年袋狼順利成長(zhǎng)？克隆的袋狼會(huì)擁有像袋狼應(yīng)有的習(xí)性嗎？它們能否回歸自然，形成野外種群？

根據(jù)歷史上的記錄我們可以看出，袋狼是很難進(jìn)行人工飼養(yǎng)的動(dòng)物。從1850年到1931年，美國(guó)和歐洲的多家動(dòng)物園共飼養(yǎng)過(guò)224只袋狼，一些袋狼在運(yùn)輸過(guò)程中就死去了，還有很多袋狼無(wú)法適應(yīng)動(dòng)物園里的生活，不愿進(jìn)食，沒(méi)過(guò)多久就病餓而死。并且，所有被圈養(yǎng)的袋狼都沒(méi)有留下任何后代。盡管現(xiàn)在動(dòng)物園和動(dòng)物保護(hù)機(jī)構(gòu)的飼養(yǎng)條件已得到了極大改善，人工繁殖的技術(shù)也愈加純熟，但這也不能保證袋狼能生活得很好。

過(guò)往的記錄表明，袋狼很難適應(yīng)人工飼養(yǎng)環(huán)境。

有學(xué)者指出，對(duì)袋狼進(jìn)行人工飼養(yǎng)時(shí)，不僅要使其存活，還要教會(huì)它們基本的生存技能。在野外，動(dòng)物必須學(xué)會(huì)覓食、保護(hù)自己、選擇合適的配偶和撫育幼崽。歷史上，有關(guān)野生袋狼行為習(xí)性的記錄并不多。它們是如何覓食，如何交流，如何交配的呢？

動(dòng)物的行為有的源于刻在基因中的本能，還有一些則需要后天學(xué)習(xí)。對(duì)袋狼的大腦研究顯示，它們具有發(fā)達(dá)的額葉皮質(zhì)，表明其很可能具有良好的記憶力和學(xué)習(xí)能力，這意味著袋狼可能有復(fù)雜的學(xué)習(xí)性行為。在自然條件下，幼年動(dòng)物會(huì)模仿父母和群體中其他同類的行為，從而習(xí)得一些基本技能。但是克隆的袋狼無(wú)父無(wú)母，誰(shuí)能承擔(dān)教育它們的職責(zé)呢？

此外，還有學(xué)者擔(dān)心袋狼種群遺傳多樣性的問(wèn)題。由于克隆袋狼的基因是以同一份DNA為藍(lán)本，這可能導(dǎo)致袋狼種群基因多樣性不足，不利于繁殖后代。對(duì)此，帕斯克并不擔(dān)心。他認(rèn)為，袋狼的基因多樣性可以通過(guò)基因編輯技術(shù)實(shí)現(xiàn)，這比將袋食蟻獸的基因組修改成袋狼基因組容易很多。

如果以上障礙都能被克服，那么科學(xué)家最終將努力達(dá)成“去滅絕”的終極目標(biāo)：將袋狼放歸野外。袋狼從前的棲息地——塔斯馬尼亞島現(xiàn)在擁有面積廣闊的自然保護(hù)區(qū)，依然是最佳的“宜居環(huán)境”。有科學(xué)家主張將復(fù)活的袋狼種群直接放歸“老家”，但也有人反對(duì)這樣做，認(rèn)為袋狼會(huì)破壞塔斯馬尼亞島現(xiàn)有的生態(tài)平衡。

還有一些學(xué)者認(rèn)為，無(wú)論條件是否允許，都不應(yīng)該復(fù)活袋狼?！叭缃^”是一項(xiàng)大工程，需要大量人力和資金投入，而這些資源其實(shí)可以用于保護(hù)更多的物種。很多專家認(rèn)為，就維護(hù)生態(tài)平衡而言，拯救瀕危物種的意義遠(yuǎn)大于復(fù)活早已滅絕的物種。如果過(guò)于關(guān)注已滅絕的物種而疏于對(duì)現(xiàn)存生物的保護(hù)，那只是進(jìn)一退三罷了。

帕斯克也贊同這種觀點(diǎn)，現(xiàn)在應(yīng)該把資源傾向于保護(hù)瀕危動(dòng)物而非復(fù)活滅絕物種。但他同時(shí)也表示，如果相關(guān)技術(shù)的成本在15年內(nèi)能大幅降低，復(fù)活袋狼絕對(duì)是值得一試的。他希望，再過(guò)幾十年，或許一個(gè)世紀(jì)，袋狼能重返塔斯馬尼亞島的叢林之中。

袋狼的“老家”塔斯馬尼亞島，風(fēng)光依然秀麗。