摘要:只凭外貌,这些小鼠就已经足够让人驻足了:与常见的白色或者黑色短毛小鼠不同,它们长着长长的金色卷毛,搭配圆圆的大耳朵和灵动的神情,已经在编辑部里引发过几轮此起彼伏的“好可爱”的感叹声。
从“长毛猛犸鼠”到“长毛猛犸象”,还有很远的路要走。
撰文 | 二七
审校 | 黄雨佳
只凭外貌,这些小鼠就已经足够让人驻足了:与常见的白色或者黑色短毛小鼠不同,它们长着长长的金色卷毛,搭配圆圆的大耳朵和灵动的神情,已经在编辑部里引发过几轮此起彼伏的“好可爱”的感叹声。
但对于研究者来说,它们代表的含义远不止可爱。3月4日,致力于“复活”灭绝生物的生物科技公司Colossal Biosciences在bioRxiv发布了一篇预印本论文(未经同行评审),向全世界介绍了这些毛茸茸的小动物——它们被称为“长毛猛犸鼠”(woolly mouse)。Colossal Biosciences的CEO和创始人之一本·拉姆(Ben Lamm)在公开的新闻稿中表示:“这些长毛猛犸鼠标志着我们复原灭绝动物的一个分水岭。”
图片来源:Colossal Biosciences
然而,还有更多遗传学家质疑这些小鼠是否真能担此“重任”。“距离制造猛犸象或'猛犸鼠'还远得很,”正如德国莱比锡市马克斯·普朗克演化人类学研究所的研究者斯蒂芬·里森伯格(Stephan Riesenberg)在接受《自然》新闻(Nature news)采访时所说,“它只是一只拥有某些特殊基因的老鼠。”
首先需要说明的是,研究者并非真的将猛犸象的基因移植给了小鼠,而是基于对猛犸象基因组的了解,让小鼠获得了一些与猛犸象类似的基因。研究者根据猛犸象和现生大象(包括亚洲象和非洲象)的121组高质量基因组数据,锁定了7个猛犸象具有的、可能与耐寒能力有关的基因,并为小鼠设计了类似版本的基因突变。通过这种方式,他们试图让小鼠获得某些猛犸象的性状。
其中大部分突变都与毛发有关。例如,“长毛猛犸鼠”的毛发长度是野生型的3倍,这可能是因为研究团队通过基因编辑,使小鼠的Fgf5基因失活,改变了小鼠的毛发生长周期。类似的,另外三个基因(Fam83g, Fzd6和Tgm3)的失活似乎会改变毛囊的发育过程和毛囊结构,让小鼠的毛发更加卷曲和浓密——就像猛犸象一样。
毛发的金色与对Mc1r基因的编辑有关,这是一种已知会调节黑色素的生成,从而影响小鼠和人类毛色的基因。但也有一些改变是肉眼很难观察到的:他们编辑了一个与脂质代谢有关的基因,理论上,这会带来小鼠体重的变化。
经过5轮实验,Colossal的研究团队培育出了近250个拥有“类猛犸象基因”的胚胎,其中半数成功发育并被植入12只雌性小鼠的子宫。最终,38只小鼠幼崽诞生了。就像视频中那样,它们拥有长长的金色卷毛,似乎真的长成了猛犸与小鼠“杂交”后的样子。
“通过基因工程,我们为一个现生生物加入了多种猛犸象在数百万年间演化出的耐寒性状。我们证明了我们有能力重新创造出复杂的基因组合。”拉姆在新闻稿里慷慨陈词,“这份成功让我们的目标——带回猛犸象——更进了一步。”
但根据Colossal官网的介绍,与其说是“复活”猛犸象,不如说他们正在试图制造一只“耐寒大象”。毕竟即使是与猛犸象亲缘关系最近的现生物种亚洲象(与猛犸象的遗传相似性高达99.6%),两者间的基因组也有几百万个碱基对的差异。想要通过基因编辑,将一只现生亚洲象的胚胎改造得和猛犸象一模一样,几乎是不可能的。因此Colossal的研究者格外关注那些与猛犸象的毛发以及其他耐寒性状相关的关键基因。目前这份“耐寒基因列表”已经延长到了85个,而本次的小鼠实验,也正是对耐寒基因功能验证的一部分。
对于未来即将“复活”的“猛犸象”,研究者为它选定了亚洲象或非洲象作为父母。一旦研究者通过基因编辑技术获得了“耐寒大象”胚胎,它就会被植入健康的亚洲象或非洲象母体中,等待一只“猛犸象”被自然分娩诞生。
但真的有这么简单吗?
“虽然这是一项有趣的研究,”英国雷丁大学的演化生物学家路易斯·约翰松(Louise Johnson)表示,“但认为我们能复活灭绝物种的想法是不切实际的。”
最大的困难之一可能是大象的繁殖周期。与小鼠不同,大象的繁殖周期极长,仅是妊娠期就长达22个月,每胎只会产1~2头幼崽,而幼崽又需要10~14年才能达到性成熟。这会给研究带来极大的挑战。同时,亚洲象如今已经成为濒危物种,亚洲象和非洲象也都拥有复杂的社会结构和极高的认知能力,这给大象实验带来了极大的伦理问题。相比之下,经典的实验动物小鼠的确是更加合适的测试对象——这也是这些毛茸茸的金色小鼠诞生的原因。
也有研究者担心,验证“基因列表”里基因的功能不会像这次实验中一样顺利。“并非所有基因都得到了同等程度的研究,并且筛选这些基因编辑所产生的影响可能并不容易,”英国牛津布鲁克斯大学生物与医学科学学院的高级讲师萨阿德·阿里夫(Saad Arif)表示,“与调控毛发颜色或其他外貌特征的基因不同,许多基因可能不会产生立即可见或可观测的表型。因此,验证猛犸象与大象之间的特定基因差异是否与猛犸象的耐寒能力有关仍然很困难。”
目前,仍不确定需要对大象的基因组进行多少修改,才能使其具备猛犸象的特征。“我认为我们距离实现‘灭绝物种复活’仍非常遥远,”阿里夫说道,“但能够测试灭绝物种某些基因的遗传效应,将有助于我们识别使生物更适应环境的遗传因素。”
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来源:环球科学