日前,美國《國家地理雜志》報道,澳大利亞科學(xué)家正在實施一項名為“拉薩路”的研究項目,利用保存在博物館的冰凍標(biāo)本和克隆技術(shù)復(fù)活已經(jīng)滅絕的胃育蛙。
胃育蛙是青蛙家族一個很特別的成員。繁育后代時,雌性胃育蛙會將受精卵吞入胃中,此時的胃充當(dāng)一個臨時子宮。待到幼蛙發(fā)育成形后,再將它們吐出。
胃育蛙共有兩個種群,分別于1973年和1984年被發(fā)現(xiàn)。它們一度生活在澳大利亞昆士蘭州熱帶森林的溪流中,棲息地面積相對較小。可惜進入人類視線不久,上世紀(jì)80年代中期,兩種胃育蛙就都滅絕了,可能的原因包括棲息地退化、污染或者蛙壺菌引起的疾病。
這次克隆胃育蛙的嘗試,重新引發(fā)了人們對“復(fù)活”已滅絕的動物的興趣。其實人類克隆滅絕動物或瀕危動物的嘗試并非是第一次,但大多數(shù)存活率很低。從保護生物多樣性的意義上來說,這仍然是一次令人非常期待的努力。
體細(xì)胞克隆復(fù)活滅絕物種
研究中,項目負(fù)責(zé)人麥克·阿徹和同事將從冰凍胃育蛙標(biāo)本身上提取的細(xì)胞核植入這種怪蛙的遠(yuǎn)親——大條紋蛙的卵子。經(jīng)過長達(dá)5年的實驗,他們已經(jīng)讓一些卵子自發(fā)分裂并發(fā)育成早期胚胎。雖然沒有一個胚胎存活下來,但基因檢測結(jié)果顯示,其細(xì)胞中所含的遺傳物質(zhì)與已經(jīng)滅絕的胃育蛙相同。
已滅絕物種復(fù)活的前提是體細(xì)胞克隆技術(shù)。上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院副教授、生物功能基因組學(xué)專家孟和解釋說,動物克隆分為三個層次:胚胎切割層次、體細(xì)胞克隆層次和轉(zhuǎn)基因克隆層次。此次澳洲科學(xué)家克隆胃育蛙的實驗,正是建立在體細(xì)胞克隆技術(shù)的基礎(chǔ)上。
體細(xì)胞克隆技術(shù)是指卵母細(xì)胞的核被除去,取而代之的是從被克隆生物體細(xì)胞中取出來的細(xì)胞核。經(jīng)過改造的卵細(xì)胞裂變、增殖形成胚胎,再被植入另一生物的子宮內(nèi),孕育新生命。通常卵母細(xì)胞和它移入的細(xì)胞核應(yīng)來自同一物種,著名的克隆羊“多利”就是利用了體細(xì)胞克隆技術(shù)。
孟和認(rèn)為,“多利”羊引起輿論嘩然,正是因為體細(xì)胞克隆的特別之處——生命體的誕生沒有精子的參與。“體細(xì)胞數(shù)量大,容易找,克隆技術(shù)擺脫了必須通過生殖細(xì)胞的限制,意義更大!”
從已經(jīng)滅絕的物種身上得到生殖細(xì)胞的難度更大。即使這次存在冰凍的胃育蛙標(biāo)本,也無法得到完好的精子和卵子。這時,體細(xì)胞克隆技術(shù)就發(fā)揮了作用:只要將從冰凍胃育蛙標(biāo)本身上提取的細(xì)胞核植入大條紋蛙的卵子,這些卵子就可以自發(fā)分裂成早期胚胎。
免疫系統(tǒng)難適應(yīng)環(huán)境變化
為何克隆胃育蛙無法逾越胚胎階段?項目負(fù)責(zé)人表示可能是他們“沒有采取正確的方式處理卵子”。
這次胃育蛙實驗沒有胚胎存活下來,過去的克隆實驗也只得到有限成果:“多利”在6歲時死于關(guān)節(jié)炎,美國科學(xué)家克隆的瀕危動物白肢野牛也在出生48小時后死于普通瘧疾。
孟和認(rèn)為,造成克隆實驗成功率過低、克隆出的生命體無法長期存活的原因主要有兩點:一是形成全新卵子的核細(xì)胞與卵母細(xì)胞難以匹配,二是克隆出的新生命體的免疫系統(tǒng)無法適應(yīng)環(huán)境變化。
他表示,雖然生物的遺傳信息幾乎全部包含在細(xì)胞核的基因組中,但是仍然存在細(xì)胞核與卵母細(xì)胞是否匹配的問題。尤其是在胃育蛙克隆實驗中,體細(xì)胞核來自冰凍的胃育蛙,而卵母細(xì)胞來自遠(yuǎn)親大條紋蛙,屬于異種克隆。
孟和進一步解釋,瀕危動物或已經(jīng)滅絕動物的克隆生物在出生不久后就因普通疾病死亡,是因為雖然物種被克隆出來,但是當(dāng)下已經(jīng)不是它們生活的那個時代,生命條件已經(jīng)改變,氣候、光照、水源,以及微生物的多樣性都不相同,如果生物免疫系統(tǒng)無法適應(yīng)環(huán)境變化,就會死于很普通的病毒或細(xì)菌。