我们应该从死者身上带回灭绝的物种吗?

地球正处于其第六次大规模灭绝之中:每天大约有30至159种物种消失,主要归功于人类,自1500年以来已有300多种哺乳动物,鸟类,爬行动物和两栖动物消失。这些速度无法预示我们星球上的生命的未来,但如果灭绝不是永久性的呢? 如果我们能够复活一些我们失去的物种怎么办?

几十年来,“消灭灭绝”的概念在科学边缘徘徊,但基因工程的新进展,尤其是 ,让研究人员相信现在是时候开始认真考虑我们可以带回哪些动物了哪些对他们留下的生态系统最有利。 事实上,本月早些时候,加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)的生态学家发布了如果我们想要为我们这个星球的生态系统做出最大贡献,如何选择恢复哪些物种的指导方针。

在这次讨论的最前沿的两只动物是 ,一种生活在北极的大象的毛茸茸的近亲,以及小型的灰色小鸟,在北美极为常见的粉红色乳房。 最后一只猛犸象在大约4000年前死亡,而且这只乘客的鸽子在1900年左右消失。关于恢复这两种物种的研究正在进行中,接近该领域的科学家认为这些动物灭绝现在是“何时”,而不是“如果。”

考虑到这一前景,这就是我们迄今为止所知道的消灭灭绝:

为什么带回灭绝的动物?

参观充满了猛犸猛犸象,剑齿虎和巨龟的动物园可能很酷,带回灭绝动物的最佳理由更多地与生态有关而不是旅游。 “如果这一直是动物园的动物,那就停下来,”生态学家Ben Novak说道,他是Revive&Restore的一个基础研究项目的首席研究员,该基金会致力于在加利福尼亚州旧金山基因拯救濒临灭绝的物种。 “目标必须是生态恢复和功能。”

生态系统中的每一种动物都有这样的功能:蝙蝠吃昆虫,用珊瑚清除鱼类,食草动物在栖息地内传播营养丰富的粪便。 有些功能在多种不同的动物中是多余的 - 但其他功能仅由一两种物种完成。

乘客鸽和猛犸象都是功能独特的物种,当它们灭绝时,它们的栖息地发生了巨大的变化。 致力于灭绝猛犸象的首席研究员,哈佛大学的乔治教堂表示,带回巨人可以帮助将北极苔原变回上一个冰河时代存在的草原。 他指出,研究显示猛犸象和其他大型食草动物践踏古老的北极生态系统,通过砍伐树木和在粪便中撒播草种子来帮助维持草原。 当大型食草动物消失时,生态系统转变为今天长满苔藓的苔原和针叶林,开始融化并将二氧化碳释放到大气中。 教会说,恢复猛犸象可以通过将景观转移回草原来帮助减缓气候变化。 “苔原地区的碳排放量是世界上所有森林的两倍。”

同样,在19世纪初估计已经达到近50亿的乘客鸽在塑造他们居住的森林方面发挥了巨大的作用。 它们的数量如此之大,它们的粪便如此普遍和易燃,以至于它们毁坏了树木并增加了森林火灾。 灭绝后,这些健康的自然干扰停止了,白橡树失去了种子传播的主要模式(即通过鸟粪),森林从未如此。 诺瓦克说:“这只鸽子是我们想要恢复的栖息地非常重要的生态物种。”

我们应该从死者身上带回灭绝的物种吗?

乘客标本

自然历史博物馆/ Alamy股票照片

你如何消灭动物?

灭绝科学家谈论的主要方法有三种。 第一种叫做后退繁殖,涉及寻找具有与灭绝物种相似特征的生物物种。 然后科学家们会选择性地培育这些动物,试图制造出一种更接近灭绝动物版本 - 这种 。 这并不是真正的灭绝,但它仍然可以让我们填补缺失的生态功能。 例如,在猛犸象的情况下,科学家们可能会试图将亚洲大象与更多的体毛交配起来。

第二种选择是克隆。 科学家们将从最近灭绝的动物身上取出一个保存好的细胞(理想情况是在最后一种死亡之前死亡)并提取细胞核。 然后,他们会将这个细胞核从动物最亲近的亲戚身上换成卵细胞,并将卵子植入替代宿主体内。 (研究人员实际上是在2007年做到这一点,并且一只普通的山羊生下了一种已灭绝的物种,即比利牛斯山羊。由于其肺的遗传问题,婴儿只活了7分钟。)克隆可能最终给我们基本相同的基因拷贝已灭绝的物种,但我们将限于最近灭绝的动物,并保存完好的细胞核。 猛犸象和乘客鸽可能永远不会被克隆。

最新的选择是基因工程。 在这里,研究人员将灭绝动物的基因组与其最亲近的亲戚联系起来。 然后,他们将使用CRISPR和其他基因编辑工具将来自已灭绝动物的相关基因交换到活的物种中,并将杂交基因组植入替代物(或在人工子宫中生长)。 这种方法不会产生遗传动物的遗传相同拷贝,而是动物的现代版本,其外观和行为与其灭绝的亲属一样。 这是猛犸象和乘客群体使用的技术。

我们离我们有多近?

这取决于你认为真正的灭绝,这是一个灰色地带。 如果科学家通过交换庞大的DNA来设计一只亚洲大象的小耳朵,额外的皮毛和更多的身体脂肪,它还是亚洲象吗?

“如果你愿意接受一种大象,这种大象的基因组中插入了一些巨大的基因,因此能够生成一些猛犸象的蛋白质,我们可能更接近于此,”Beth Shapiro说。 如何克隆猛犸象:灭绝科学和加州大学圣克鲁兹分校的进化生物学家,专攻古代DNA。

客运项目面临着类似的问题。 诺瓦克希望使用其最亲近的亲戚,即带尾鸽来复活这只鸟,但需要交换多少基因来构成成功有点武断。 “两个基因组的97%相同。 3%的人已经积累了数百万年,其中大部分是噪音,“他说。 “所以实际的差异很可能是一个较小的部分 - 可能在几千个突变的范围内。 我们想要找到的是关键的20或100个突变,它们会影响最重要的特征。“

关于什么构成科学家与公众灭绝成功的区别也存在分歧。 诺瓦克说,基因哄骗行为就像他们已灭绝的亲戚一样,可能会恢复生态系统失去的功能。 但这还算好吗? “除非这只鸟看起来正确,否则我认为世界上任何人都不会真正称它为灭绝。”

即使研究人员可以精确定位并转移这些关键突变(一项艰巨的任务),DNA只是成功的一半。 从那里开始,这就是让杂交细胞在替代品中生长,希望所有的基因和谐地结合在一起,将混合物带到术语中,并希望它像灭绝的物种一样,即使它是由现代亲戚饲养的。 如果一切正常,你仍然需要杂交种交配并生育出肥沃的后代。 “我认为最困难的部分是让发育生物学得以实现,”新西兰达尼丁奥塔哥大学的保护生物学家菲利普·塞登说,他是国际自然保护联盟(IUCN)最近一份报告的主要作者。 )发布消灭灭绝研究 。

这是一项艰巨的任务,但诺瓦克表示,如果他的团队能够获得足够的资金,“我们没有理由不能通过2022年到2025年之间的第一代客运鸽子。运行这些项目的每个人都非常想成为在10年的时间框架内。“

我们应该从死者身上带回灭绝的物种吗?

较小的棒巢大鼠的图画

维多利亚博物馆/艺术家:John Gould /平版画家:HC Richter

我们如何选择哪种动物灭绝?

在他们最近的出版物中,加州大学圣地亚哥分校的生态学家道格拉斯麦考利及其同事争论在选择灭绝候选者时要考虑 :选择具有独特功能的目标物种,专注于最近灭绝的物种,并且仅适用于那些物种。可以恢复到有意义地恢复生态功能的丰度水平。

虽然猛犸象和乘客鸽可能会超过麦考利的第一个标准,但专家们对他们是否真的是最值得关注的动物持怀疑态度。 夏皮罗指出,生态系统不是静止的,并且自这些动物灭绝以来一直在变化。 “我担心北美大陆东部森林发生了巨大变化,”她说。 “在我们做出充分教育的决定之前,我认为我们需要更好地了解客羽的生态以及客鸽对该栖息地的影响。”

麦考利也有类似的担忧:“森林分散,森林扩张和收缩。 再次击中森林的一只乘客鸽就像一个中年男人,他真的想回到高中,然后他回到那里,他就像是,'我不适合了。'“

他认为熄灭的努力应该集中在最近灭绝的动物身上,如圣诞岛pipistrelle蝙蝠( Pipistrellus murrayi ),留尼旺巨龟( Cylindraspis indica )和较小的棒巢鼠( Leporillus apicalis )。 虽然不像毛茸茸的猛犸象那样具有超凡魅力,但他说这些生物仍有栖息地可以返回并恢复其生态系统中的独特功能。 例如,较小的棒巢老鼠就像它的名字所暗示的那样,在澳大利亚中部建造了大型的巢穴,成为生物多样性的中心。

有什么风险?

基因的传播可能难以控制。 我们可能不会失去西伯利亚猛犸象的踪迹,但老鼠呢? “很难控制那些种群,”塞登说。 “对转基因作物也有同样的担忧 - 改变可能会转变为亲戚的想法,可能会跳入或跳出,或者可能不会以你期望的方式表达出来。”科学家们相信,有一种安全的进行方式,但如果出现问题我们不能把精灵放回瓶中,那么错误可能会付出很高的代价。 麦考利说:“如果我们忽视了灭绝的真正严重性并过度灭绝灭绝作为减灾工具,那么制造充满弗兰肯物种和生态僵尸的森林,稀树草原和海洋将非常容易。”

但是,尽管存在任何危险,麦考利表示,他最担心的不是一个失控的遗传实验,它对脆弱的生态系统造成了严重破坏。 “老实说,让我最害怕的是公众吸收了濒临灭绝不再可怕的错误印象,”他说。 “心态变成:砍伐森林,没有大事,我们可以重新造林。 如果我们驱逐灭绝的东西,没有大事,我们就可以灭绝它。“

向栖息地引入(或重新引入)新物种总会带来一些风险,但灭绝科学家指出,我们已经能够成功地控制这种风险,如将狼群重新引入黄石国家公园或将海狸引入美国王国。 还有一些灾难,例如澳大利亚的有毒 ,它最初是为了帮助控制灰色蔗糖甲虫而进口的,这些甘蔗甲虫正在破坏糖类作物,但现在正蔓延到整个大陆并消耗了当地人口。

诺瓦克说:“灭绝只是保护已经发展的下一步。” “如果你想要恢复已灭绝物种的生态功能,并且你没有任何生物物种可以做到这一点,那么就可以根据已灭绝物种的基因组获取最接近的生物物种并进行调整。”

自然保护联盟多年来一直在处理这些问题,因此具有独特的作用,有助于规范消灭科学的未来。 尽管如此,没有法律要求研究人员采纳其建议。 控制灭绝的唯一法律结构是从美国食品和药物管理局,农业部和环境保护局监管的转基因生物和克隆研究领域借来的。

McCauley说,无论如何,灭绝正在加速接近现实,现在是时候开始思考它了。 “长期以来,很容易将它放在一边,因为技术不存在,”他说。 “但我认为我们不能再那样做了。”