摘要：北方白犀牛是地球上最稀有的动物之一，只剩下两只雌性，而且该物种没有自然繁殖的方式。现在，来自斯克里普斯研究中心、圣地亚哥动物园野生动物联盟、马克斯普朗克分子遗传学研究所和其他合作者的国际科学家团队已经绘制了北白犀牛的整个基因组图谱。这代表着利用先进的生殖技术将
北方白犀牛是地球上最稀有的动物之一，只剩下两只雌性，而且该物种没有自然繁殖的方式。现在，来自斯克里普斯研究中心、圣地亚哥动物园野生动物联盟、马克斯普朗克分子遗传学研究所和其他合作者的国际科学家团队已经绘制了北白犀牛的整个基因组图谱。这代表着利用先进的生殖技术将极度濒危物种从边缘带回来的关键一步。
完整的基因组可以用作分析先前开发的北方白犀干细胞健康状况的参考。最终，这些干细胞可能能够产生精子和卵子以产生新的犀牛。该基因组于 2025 年 5 月 13 日发表在 PNAS 上。
“这个里程碑令人兴奋的是，我们越来越接近能够拯救那些可能在我们有生之年灭绝的动物，”共同资深作者、斯克里普斯研究名誉教授、圣地亚哥动物园野生动物联盟研究员珍妮·洛林说。“这不仅对白犀牛来说是巨大的进步，而且对整个动物保护领域来说都是巨大的进步。”
这项新工作结合了尖端的 DNA 测序和基因组图谱技术，以构建高质量的基因组。科学家们使用了之前从一只名叫 Angalifu 的雄性北方白犀牛身上收集的细胞，这头犀牛一直住在圣地亚哥动物园野生动物园，直到 2014 年去世。当时，他的皮肤细胞被冷冻保存在圣地亚哥动物园野生动物联盟的冰雪奇缘动物园®中。
“我们将多种技术分层在一起，以制作最准确的基因组图谱，”Loring 说。“这就像人类基因组计划的犀牛版本。”
这个新基因组也代表了拯救濒危物种的重要工具。2011 年，Loring 的团队创造了第一个来自北方白犀牛的诱导多能干细胞。此后，他们与圣地亚哥动物园野生动物联盟合作，从九个不同的个体北方白犀牛中创造了其他干细胞系。这些实验室培养的细胞有能力变成任何其他细胞类型，包括可能用于制造胚胎的卵子和精子。
“合作是实现这一里程碑不可或缺的一部分，”圣地亚哥动物园野生动物联盟 （San Diego Zoo Wildlife Alliance） 的保护遗传学科学家玛丽莎·科罗迪 （Marisa Korody） 说。“这个高质量的参考基因组是拼图的关键部分，它帮助我们了解干细胞的功能，并指导我们在基因拯救过程中的下一步。如果没有冰雪奇缘动物园和几十年前保存细胞的犀牛，这一切都是不可能的。
但一个主要障碍一直是质量控制。没有参考基因组，科学家们不知道这些干细胞在实验室生长过程中是否携带了有害突变——这是人类和动物干细胞中的常见问题。在这项新研究中，Loring 的团队能够使用新的完整基因组来分析先前创建的干细胞谱系。他们发现，最有前途的干细胞系之一有一大块 DNA 缺失——超过 3000 万个碱基对影响了 200 多个基因，包括那些参与繁殖和肿瘤抑制的基因。
“如果我们没有构建这个基因组，我们就不会知道这一点，”Loring 补充道。“我们以为我们有一个很好的干细胞系，但事实证明它有一个突变，可能使其用于生殖不安全。现在我们可以返回并筛选所有其他数据。这成为决定推进哪些细胞的黄金标准。
新的基因组还解决了关于北方和南方白犀牛到底有多大差异的挥之不去的问题。一些早期的数据表明，显着的 DNA 差异可能使南方白犀牛植入北方白犀牛胚胎存在风险。但最新的比较表明，它们的基因组惊人地相似，这让科学家们相信，数量要多得多的南方白犀牛可以作为替代物种，而不会出现重大并发症。
对于自 2007 年以来一直从事该项目的 Loring 来说，新基因组是可能性的象征。“现在我们有了它们的基因组，我们可以应用我们为人类开发的所有工具——CRISPR 基因编辑、报告基因，一切——来帮助拯救它们。”
Loring 说，这项工作还为其他濒危物种树立了有力的榜样。拯救数百种不同的濒危物种——从哺乳动物和鸟类到植物和珊瑚——的努力取决于像冰雪奇缘动物园所做的那样仔细的生物样本库。
“冰雪奇缘动物园有先见之明，可以冷冻这些动物的实际细胞，”她说。“这意味着我们不是试图用古老、受损的 DNA 碎片来重建一个物种。我们有真品。
最终，目标是培养健康的胚胎并将其植入代孕母亲体内，然后在受保护的环境中抚养产生的犊牛。Loring 很快指出，这不是《侏罗纪公园》，它不依赖于基因编辑或工程。
“我们不是在复活一个神秘的物种——我们是在恢复一个我们仍然熟悉的物种，”她补充道。“犀牛很大，很温柔，令人难忘。它是科学可以做些什么来对抗灭绝的完美象征。
这项工作得到了德国联邦教育和研究部 （IntraEpiGliom， FKZ 406 13GW0347， P4D， FKZ 01EK2204C）、马克斯普朗克学会、德国研究协会 （EXC 22167-390884018 410， CRC-1665 -515637292） 的部分支持。
Journal Reference:
Gaojianyong Wang, Marisa L. Korody, Björn Brändl, Camilo Jose Hernandez-Toro, Christian Rohrandt, Karl Hong, Andy Wing Chun Pang, Joyce Lee, Giovanna Migliorelli, Mario Stanke, Sarah M. Ford, Iris Pollmann, Marlys L. Houck, Harris A. Lewin, Teri L. Lear, Oliver A. Ryder, Alexander Meissner, Jeanne F. Loring, Franz-Josef Müller. Genomic map of the functionally extinct northern white rhinoceros ( Ceratotherium simum cottoni ). Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; 122 (20) DOI: 10.1073/pnas.2401207122来源：人工智能学家