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今年是克隆羊“多莉”被公众熟知的二十周年，利用体细胞克隆技术复活灭绝哺乳动物，一直是这项技术的重要用途之一，也是很多科学家的梦想。虽然已在地球上消失4000年以上，猛犸象仍然是这些复活计划中最受关注的哺乳动物。美国哈佛医学院国际著名遗传学家乔治·丘奇教授团队在上月中旬对媒体表示，将在两年内复活猛犸象，这是要将这些史前巨兽带回地球的最新一次科学家宣言。
哺乳动物克隆的二十年
1997年2月22日，英国罗斯林研究所宣布，世界上第一只体细胞克隆哺乳动物——“多莉”羊诞生，震惊了全世界。研究人员利用一只6岁芬兰多塞特白面母羊的乳腺组织培育出乳腺上皮细胞，将乳腺上皮细胞核移入到一只苏格兰黑面母羊去了核的卵细胞中，经过电击刺激，这种重组细胞开始分裂形成克隆胚胎，将其移植到代孕母羊子宫内，最后竟奇迹般地诞生了世界上第一只体细胞克隆绵羊，首次证明了哺乳动物体细胞也具有重新分化成其它细胞甚至个体的全能性。
其实，多莉羊真正的生日为1996年7月5日，由于对人类克隆的担心，多莉羊一生备受关注和争议，2003年2月14日，由于肺部感染和严重关节炎，人们不得不对其实施了安乐死，之后制成标本，陈列在苏格兰国家博物馆中。由于多莉羊的影响深远，2016年9月罗斯林研究所举办了一系列活动，来庆祝多莉羊诞生20周年。今年2月22日前后，世界主流媒体也纷纷发表文章纪念多莉羊。
图1 陈列在苏格兰国家博物馆中的多莉克隆羊标本（图片来源Roslin）
多莉羊的诞生开启了动物体细胞克隆研究的国际竞赛，各国科学家争先恐后地开展各种动物的克隆研究，很快，牛、猪、山羊、猫、马、狗、雪貂、灰狼等20多种哺乳动物相继被克隆成功。作为一项全新的动物繁殖技术，体细胞克隆技术在优良种畜繁育、濒危动物复活等方面展现出巨大的应用前景，特别是在复活濒危或灭绝哺乳动物方面被寄予厚望。
多莉诞生不久，很多科学家就开始尝试克隆各种濒危动物。2000年，美国先进细胞科技公司将一头印度野牛公牛的体细胞移植到普通家牛的卵母细胞内，克隆胚胎移植到普通母牛体内最长发育到200天。2001年，意大利泰拉莫大学研究人员从两只已死亡的欧洲盘羊提取体细胞，克隆出一只欧洲盘羊，欧洲盘羊属于濒危物种，全群数量少于100只，因此该研究首次证明了体细胞克隆技术拯救濒危动物的可行性。2008年，日本理学研究所发育生物学中心等机构的科学家，用在零下20摄氏度保存了16年的小鼠脑细胞，克隆出12只活的小鼠，这一研究表明利用保存完好的冷冻残骸有希望复活已灭绝的哺乳动物，包括长毛猛犸象。
为何复活猛犸象
这些研究以及不断发现的猛犸象冷冻遗骸，燃起了科学家们复活猛犸象的热情。美国、日本、韩国、中国等国科学家各显其能，纷纷启动复活猛犸象计划，似乎猛犸象很快就能回到地球，公众及媒体也对此翘首以待。
猛犸象曾是地球上分布非常广泛的大型草食哺乳动物，一对弯曲的大门牙，浑身布满浓密长毛，皮下脂肪非常厚，抗冻能力极强的血液，是长毛猛犸象区别于近亲亚洲象的主要特征。猛犸象祖先起源于非洲，大约在距今500万年前与亚洲象祖先分道扬镳，后来逐步向寒冷地带迁徙，大约在40万年前，演变成适应极寒气候的长毛猛犸象，由于气候变暖、人类捕杀、近亲繁殖等原因，猛犸象在10000年前走向灭绝，目前发现最晚死亡的猛犸象距今也有约4000的历史。
图2 猛犸象曾是地球上分布非常广泛的大型草食哺乳动物（图片来源BBC ）
为什么要复活猛犸象呢？科学家认为，复活猛犸象能帮助重建生态系统，以应对地球气候变暖，还能从猛犸象的基因组信息对研究现代生物或医学也有帮助。但是NBC新闻网认为，复活猛犸象更深层原因是人类对地球上这种最大哺乳动物以及它们如何消失的好奇心，“当我们还是孩子时，我们会去博物馆看那些灭绝的巨型动物，一种是恐龙，另一种是猛犸象，我小时候就曾经对此非常着迷。”一名正在从事猛犸象克隆研究的韩国科学家对NBC新闻网说。
寻找猛犸象的细胞
国际上多个科研小组声称要克隆猛犸象，但是根据克隆技术的流程，第一步必须先找到保存完整的猛犸象细胞。由于大多数出土的猛犸象遗骸均出自俄罗斯西伯利亚冻土地带，这里就像天然冷冻冰箱，相继出土一些保存较为完整的猛犸象遗骸，不断给了科学家们复活猛犸象的希望。
据《读卖新闻》报道，2011年1月，日本近畿大学教授入谷明等组成的科研团队宣布启动猛犸象复活计划，将以日本理学研究所复活冷冻16年小鼠的技术为基础，从猛犸象遗骸中提取细胞核，再将其核植入去除细胞核的非洲象卵母细胞内，培育出猛犸象克隆胚胎，之后将克隆胚胎移植非洲象子宫内，以生出猛犸象宝宝。据入谷明教授预计，第一批克隆猛犸象有望在5到6年内诞生。
韩国克隆专家黄禹锡团队也加入了克隆猛犸象的行列中，他们计划同样从冷冻的猛犸象遗骸中提取细胞，而卵母细胞及代孕母象都是亚洲象，因为猛犸象与亚洲象亲缘关系更近。黄禹锡曾是韩国的首席科学家，因人类干细胞造假事件名声扫地，但是其带领的科研团队在动物克隆方面做出了很多原创成果，2005年培育出世界第一只克隆狗，随后又获得世界上第一对狼，均被证明属实。2014年9月，黄禹锡团队与北大博雅合作成立“北大博雅·中韩国际生命健康中心”，第二年即宣布要在天津建立世界最大的克隆工厂，引起极大的争议。
值得一提是，2011年该团队利用美洲郊狼的体细胞核和狗的去核卵母细胞，克隆出8只郊狼，这是首次异种克隆获得成功，也给科学家利用非洲象或亚洲象作为卵母细胞供体和代孕母亲，来复活猛犸象以巨大的信心。据美国福克斯新闻网报道，2012年3月13日，黄禹锡团队与俄罗斯联邦萨哈共和国东北联邦大学签署合作协议，计划利用克隆技术复活猛犸象，之后俄罗斯西伯利亚地区多次挖掘出保存较为完整的猛犸象遗骸，这些遗骸中甚至还保存有猛犸象的骨髓、血液甚至脑组织，该团队多次前往俄罗斯，希望提取含完整基因的猛犸象未受损组织。
图3 猛犸象残骸中保存完整的组织细胞是复活的希望（图片来源NBCNEWS）
不管是日本科学家，还是韩国科学家似乎在克隆猛犸象研究领域，都还没有取得实质性进展，即使他们获得保存完整的组织细胞，但是猛犸象的遗传物质也可能支离破碎了，根本无法提供完整的猛犸象遗传信息。
不过，据《科技日报》报道，深圳华大基因研究院院长徐讯近日宣称，中国科学家从西伯利亚冰层里发现的完整猛犸幼象毛发中，获取了猛犸象完整的细胞核，已恢复了猛犸象细胞的全部功能，形成了胚胎细胞，只待合适的代孕母象，即可克隆出猛犸象。
即使获得完整的猛犸象细胞核，还有一个关键难题需要解决，就是能否找到足够的代孕母象。由于克隆效率较低，而亚洲象自身繁殖效率也非常低，因此要培育出一个健康存活的克隆猛犸象，可能需要数十头甚至上百头适合怀孕的亚洲母象，对于本身需要加速繁殖后代以减缓群体数量急剧减少的物种来说，无疑是一种巨大伤害，甚至是得不偿失。
重建猛犸象基因组
从猛犸象冷冻遗骸中获取完整细胞核几乎很难做到，但是科学家们并没有放弃复活猛犸象的梦想，哈佛医学院遗传学家乔治·丘奇教授就正在走与日、韩科学家完全不同的路线。
2015年3月，丘奇教授团队对美国《大众科学》杂志表示，正在开展猛犸象基因组重构研究，计划采用最新的基因编辑工具CRISPR/Cas9，将编码小耳朵、皮下脂肪、长毛、抗冻血液、大卷牙齿等性状的猛犸象基因，转入亚洲象的基因组中，构成一个全新的亚洲象/猛犸象杂交细胞，然后再将这种杂交细胞的核移入亚洲象的卵母细胞中，融合成克隆胚胎，移植到人工的子宫中孕育，最后获得具有猛犸象显著特征的克隆杂交象。
图4 乔治·丘奇教授和猛犸象模型（图片来源NBCNEWS）
2017年2月17，英国《电讯报》报道了丘奇教授团队最新研究进展，该团队目前已经获得了亚洲象/猛犸象杂交细胞，经编辑的基因位点从最初计划的15个增加到了45个，经实验室检测，这些杂交细胞功能正常。该团队研究人员目前信心大增，下一步计划制备克隆杂交胚胎。该报道的作者非常乐观地预测，如果一切顺利，这种克隆杂交象将在两年内出生。
当然这种预测有点操之过急，因为该团队仅仅获得杂交细胞，而培育大象克隆胚胎也非易事，到目前为止，国际上还没有科学家将大象克隆成功，甚至胚胎移植等常规技术体系都不健全，更不用提人造子宫能否让克隆胚胎正常发育等难题了。即使克隆胚胎能正常发育，也需要耐心等待大象妊娠22个月。
不过，人造子宫最近取得重大进展，让猛犸象复活希望大增。2017年4月25日，美国费城儿童医院的阿南·弗雷克(Alan Flake)研究团队表示，他们打造的“人造子宫”首次通过动物试验。研究团队在《自然通讯》杂志上发表了这一研究结果。这种人造子宫更像一个朔料袋，由特殊材质制成。研发人员将孕育105-120天的8头早产羊羔从母羊子宫取出，放入人造子宫孕育4周，通过人造管道和机器，为这些早产羊羔摄入氧气和养分，同时将二氧化碳和排泄物排出，令人惊喜的是一些羊羔顺利发育成熟，各项生理指标均正常，有的小羊已经存活了一年以上。这项研究主要针对早产儿的护理，胚胎并非全程在人造子宫中孕育，不过假以时日，这种人造子宫或能为猛犸象的复活提供帮助。
图5 人造子宫中小羊羔（图片来源thedailypedia.com）
尽管还有很多工作去做，也并非克隆出真正的猛犸象，但是丘奇教授团队思路似乎比日、韩科学家复活猛犸象计划更靠谱。如果最终能够成功，至少我们可以一窥这种远古巨兽的风采。
——本人原创作品，原发于南方周末，略有改动
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