近日，埋藏在西伯利亚永久冻土中的猛犸象一时间风头无俩，国内外的科学家纷纷表示，要让这种在1万年前开始陆续灭绝的冰川时代的巨兽复活：国外的科学家提出使用基因编辑技术可让猛犸象与现存的大象合体重现，国内的科学家则提出了复活猛犸象的“三步走”技术。
无论是哪种方案，似乎人们在不久的将来可以亲手触摸这个只存在于博物馆或者影视作品中的传奇动物了。然而这幅图景真如描绘者所叙说的一般指日可待吗？
●全媒体驻京记者 王腾腾
1 利用克隆技术复活？
猛犸象与现在的大象虽然同属于象科，但无论是皮毛、耳朵还是象牙以及身形、栖息环境等都与亚洲象、非洲象差异巨大，因此想要借助于当今现存的大象复活猛犸象并不是那么容易。
在冰川时代，人类曾与这个时代的陆地巨兽猛犸象共存。在气候寒冷的更新世，大约公元前180万年至公元前1万年，它们广泛生活在欧亚大陆北部。距今约1万年前，猛犸象陆续灭绝，这被视作一个冰川时代结束的标志。
猛犸象，又名毛象，是一种适应寒冷气候的动物。曾经是世界上最大的象之一，在陆地上生存过的最大的哺乳动物之一，其中草原猛犸象体重可达12吨。猛犸象身高体壮，有粗壮的腿，脚生四趾，头大。其中，母象的象牙普遍在1.5—2米。而公的猛犸象象牙平均长2.2—2.5米。个别的可以接近甚至超过3米。它身上披着金、红棕、灰褐色的细密长毛，皮很厚，具有极厚的脂肪层，厚度最厚可达9厘米。
通过描述可以知道，猛犸象与现在的大象之间存在着诸多的不同，无论是皮毛、耳朵还是象牙以及身形、栖息环境等都与亚洲象、非洲象差异巨大。“在分类上，虽然都属于象科，但是却不是同属，猛犸象属于猛犸象属。因此，这也决定了想要借助于当今现存的大象复活猛犸象并不是那么容易。”中国农业科学院北京畜牧兽医研究所副研究员、体细胞克隆专家潘登科对南方日报记者表示。
据了解，在国内，目前想要实现猛犸象复活计划的分别有华大基因以及北大博雅控股集团旗下的博雅基因两家公司。其中，华大基因研究院院长、首席科学家、国家基因库执行主任徐讯在接受媒体采访时表示，复活猛犸象需要三步。第一步，复活猛犸象细胞；第二步，恢复细胞的全功能性，形成胚胎细胞；第三步，找到代孕母体孕育生产出猛犸象个体。
北大博雅控股集团负责人许晓椿博士的复活项目，有多个难点需要突破：除了从猛犸象遗骸上成功提取活细胞外，还需要完好地提取出细胞核，然后再将该细胞核植入去核的卵细胞中，才有可能将猛犸象克隆成功。而后，这个胚胎能否着床在“代孕”母象的子宫中，还需要逐步攻破。
潘登科表示，其实无论是“三步走”还是博雅基因的复活项目，都是使用克隆技术来复活猛犸象。
2 完整遗传物质已被获取？
克隆技术的基础就是先要获得动物的完整细胞，然后提取出包含有完整遗传物质的细胞核。能否从猛犸象身上提取出来需要的细胞是关键。科学家表示，在北极圈永久性冻土中已经发现200万只猛犸象的遗骸，其中保存完好的也将有10万多只，可供选择的样本很多。但也有科学家表示，目前并没有存活的猛犸象，也就意味着我们并未掌握完整的猛犸象的基因图谱，目前所获得猛犸象细胞中的遗传物质是否完整也难以判断。
“克隆技术的基础就是先要获得动物的完整细胞，然后提取出包含有完整遗传物质的细胞核。能否从猛犸象身上提取出来需要的细胞是关键。”潘登科说。
就目前各家研究机构的表述来看，这一步似乎已经不是什么障碍。据徐讯介绍，2013年，人们在西伯利亚冰层里发现了完整的猛犸幼象，后来通过幼象的毛发，获得了猛犸象完整的细胞核。这头雌性猛犸象是在2013年5月发现的。它身高约2.4米，死亡时年龄约为50岁，体型和现代大象差不多。
虽然科学家认为它是在陷入泥塘之后被其他动物吃掉的，但它的大部分身体、三条腿、头部和鼻子都完好无损。实际上，近年来，冰封在西伯利亚等永久冻土带的猛犸象尸体不断被发现，其中不乏一些保存较好的样本，其肌肉组织保存较好，甚至还会有血液渗出。更有国内的科学家在微博上曝出亲自品尝过猛犸象的肉。
许晓椿博士表示，在北极圈永久性冻土中，已经发现了200万只猛犸象的遗骸，其中保存完好的也将有10万多只，可供选择的样本很多。
“如果能从这些冰冻的猛犸象样本中获取到完整的细胞，就有了进行下一步的基础，至于这个细胞是死的还是活的，都无所谓，目前的技术都能实现从中提取细胞核。”中国农业科学院克隆动物专家冯冲博士对南方日报记者表示。但是对于细胞核中的DNA是否能够保存完整，冯冲表示难以判断，“在冰冻环境中，DNA的降解速度会减缓，但经过这么多年，出土猛犸象的DNA是难以保证其没有发生降解的。”
DNA会随时间的推移而消失，具体表现为半衰期的长短。DNA的半衰期，是指一个已经死亡的生物的DNA核苷酸骨架之间的化学键半数降解掉所需的时间。如果一个生物的DNA在一定时间之后处于半衰期，则意味着这一生命体的遗传信息有一半已经丢失，要克隆这样的灭绝动物会很困难。
丹麦哥本哈根大学的莫顿·艾伦托夫特和澳大利亚佩斯市默多克大学的默克尔·邦斯等人，在2012年12月的英国《皇家学会学报B》上，以“骨骼DNA的半衰期：对158块陈旧化石的衰败活性的测量”为题，发表了一项关于动物DNA半衰期的研究结果。他们对属于3种已经灭绝的古代巨鸟的含有DNA的158根腿骨化石进行了研究，推算出DNA的半衰期为521年。根据这项研究的推论，即便在-5℃的最理想条件下保存，DNA的化学键最多经过680万年就会分解得一个不剩。
“目前并没有存活的猛犸象，也就意味着我们并不知道完整的猛犸象的基因图谱是什么样的，那么目前所获得猛犸象细胞中的遗传物质是否完整就不好说了。如果完整，那么下一步就可以继续推进，如果不完整，想要克隆复活猛犸象是不可能的。”冯冲说。
在墨西哥国家人类学博物馆，小学生在观看一组再现原始人猎取猛犸象场景的雕像。新华社发
3 形成胚胎是关键一步
科学家们通过把猛犸象细胞核注入到剔除了细胞核的亚洲象的细胞内，此时的细胞核已是猛犸象的基因组，表现出来的是猛犸象的特征，就此复活了猛犸象细胞。在此基础上让猛犸象细胞重现出猛犸象的胚胎细胞，现在的克隆技术和干细胞技术已实现这一目标，让细胞实现全功能性，就可以发育成完整的胚胎，最后就是繁育出猛犸象个体。
徐讯表示，我国科学家已经恢复猛犸象细胞的全功能，“科学家们通过把猛犸象细胞核注入到剔除了细胞核的亚洲象的细胞内，此时的细胞核已是猛犸象的基因组，表现出来的是猛犸象的特征，就此复活了猛犸象细胞。在此基础上让猛犸象细胞重现出猛犸象的胚胎细胞，现在的克隆技术和干细胞技术已实现这一目标，让细胞实现全功能性，就可以发育成完整的胚胎，最后就是繁育出猛犸象个体”。按照“三步走”策略，目前已经走到了第二步。
冯冲认为，即使当前获得的猛犸象基因组是完整的，复活猛犸象的第二步也不是一个手到擒来的过程，其中最大问题就是胚胎的重编程过程。
“将猛犸象的细胞核注入到大象的卵子细胞中之后，需要人工对其进行激活，正常来讲，激活这一步是由精子来完成，卵细胞在受精前这一段时间是阻滞的，它就静静地等待精子或者死亡。我们通过电流或者化学的方式模拟精子的信号，将卵细胞进行激活之后，它就会进入到一个重编程的阶段。”冯冲说。
比如体细胞，只能执行它单一的功能，皮肤细胞就是皮肤细胞，心肌细胞就是心肌细胞，这种细胞核注入胚胎以后，胚胎会给它重编程，形成了具有干细胞功能的胚胎，然后才能分化成身体各个部位的细胞。
“重编程实际上就是启动基因组，而难就难在重编程这个过程。”冯冲表示，“目前的研究还没有揭示重编程这一程序的工作机制，重编程的过程也是不稳定的。本来正常的重编程是正向分化，即由受精卵分化成各种细胞，但是体细胞克隆是一个逆分化过程，究竟如何逆分化，那些机制起到了什么作用，我们目前都不清楚。虽然我们平时在克隆动物的时候成功率较高，但是也很困难。”
如果重编程过程顺利，那也就意味着注入了猛犸象细胞核的卵细胞可以正常分裂发育成胚胎。“最难的还是重编程这一步，决定它能不能发育成胚胎。”冯冲说。
此外，还有一个不能忽视的问题决定着这个胚胎的走向，那就是异种克隆的问题。猛犸象与现在的大象虽然都是象科，但是分属于不同的“属”，有过多年动物克隆经验的潘登科表示，如果要在亚洲象或者非洲象与猛犸象之间实现克隆，实际上已经是一个“异种克隆”的问题。“就目前公布的猛犸象与亚洲象之间的基因来看，差别还是很大的，遗传距离已经不是那么近了。”
潘登科举例说，生活在高山上的牦牛与黄牛之间可实现克隆，但是牦牛与水牛之间就无法实现克隆，这与猛犸象的克隆比较类似。1963年，我国童第周教授利用金鱼和鲤鱼两个物种，研究了鱼类的异种克隆，成功获得了克隆鲫鱼。这似乎是亲缘关系越近，异种克隆成功的概率就越高。
4 找到合适代孕母体
用于实验研究的大象数量非常少，资源非常受限。其次，大象的怀孕周期为22个月，繁殖周期非常长，生殖间隔为4—6年，而且由于种种原因，雌性大象平均每8年才繁殖一次。一般雌象一生中只生育5—8胎，每次发情周期仅排卵1到2枚，每年只有大概4次排卵。这是对于大象繁殖研究的客观限制。
遗传距离造成的异种克隆难题还会影响到该计划的第三步，即让已经发育的卵细胞在代孕大象子宫内顺利着床。
“首先这取决于当前对于大象繁殖机制的基础研究，其次是对于猛犸象繁殖机制的研究，如果两者之间在繁殖上存在差异的话，着床将会是一个很大的难题。注入母体的胚胎着床的时间点、地点都将影响最终的结果。”潘登科说。
大象在大多数国家都被列为濒危物种，用于实验研究的资源非常受限。其次，大象的怀孕周期为22个月，繁殖周期非常长，生殖间隔为4—6年，而且由于种种原因，雌性大象平均每8年才繁殖一次。一般雌象一生中只生育5—8胎，每次发情周期仅排卵1到2枚，每年只有大概4次排卵。这无疑是对于大象繁殖研究的客观限制。
同时，也加剧了取得足够多的受体卵子细胞的困难。这就涉及一个克隆效率的问题，以目前最为成熟的小鼠克隆为例，其克隆胚胎的发育效率最高也仅为5%左右。“倘若考虑到这个异种克隆的难题，克隆效率可能会更低。”潘登科说。
对于报道中提到的代孕母体对于移植过来的胚胎会产生排斥反应，冯冲认为，如果胚胎能在大象母体内顺利着床，就代表代孕体认同了移植过来的胚胎，“能不能成功着床靠的是基因组中的一些基因，如果胚胎本身是没有问题的，那么也能够在代孕体内着床。就看猛犸象和亚洲象之间这种亲缘关系能否足够支撑这个胚胎着床”。
在着床之后，不会有任何的排斥反应，因为孕母体和胎儿之间其实有一个胎盘屏障，虽然母体的血液会在胎儿体内流动，但是胎盘屏障会过滤掉母体内的抗体抗原，所以胎儿身体里面是没有免疫抗体的，“胎儿刚出生的时候是没有免疫系统蛋白的，前几年在炒作初乳，就是因为初乳里面是有抗体的，胎儿的抵抗力完全来自于妈妈的母乳。”冯冲说。
如果代孕母体这一步实在走不通，科学家还提出建造一个人造子宫来完成这一步，对此，冯冲表示，人造子宫的概念由来已久，“每一个搞发育研究的都想拥有一个人造子宫，但是每一个子宫的功能与构造都是不同的，所以这个短期来看，基本上不会实现。而且，造一个人造子宫的难度比克隆猛犸象还要难。”
“克隆猛犸象分三步走是没错的，但是这三步每一步都很难，每一步都蕴含着太多的难题去解决。比如第一步，是否能获得没有硬伤的猛犸象基因组；第二步，能否顺利完成重编程；第三步，克服异种克隆的效率问题。”潘登科认为，虽然生物技术水平已经发展到很高的地步，但仍然不敢保证能克隆出猛犸象。
链接
猛犸象复活计划频出
转基因猛犸象或许可行
除了华大基因和博雅基因两家公司之外，外国的科学家们对复活猛犸象也是兴致勃勃。美国哈佛大学一个团队正尝试利用CRISPR基因编辑工具，将从长毛猛犸象残骸上获取的基因拼接到亚洲象的DNA上，从而培育出杂交胚胎。若培育成功，科学家们将向世人展示包括小耳朵、拥有皮下脂肪、长毛、耐冷等猛犸象体征的新型大象。
但冯冲说，这方法同样面临很多技术难题需要解决。首先是如何找到猛犸象决定其小耳朵、脂肪、长毛、耐寒等特征的基因。冯冲表示这个或许不难，就算是不知道猛犸象这个基因是干什么的，但是可以去比对，根据基因的同源性，也能大致地搞明白。
接下来就是将这些决定性的基因剪接到亚洲象对应的基因组上，然后将其植入大象卵细胞，再放入母体内着床，有可能孕育出带有这些猛犸象性状的新型大象。
对于这些新型大象将来在生态圈中的位置，研究团队认为它们可以重新踏足寒冷的环境中去，并且能够减缓冻土层的融化以及改善全球变暖的环境。
“让猛犸象完全复活是不可能的，只是让现代亚洲象具备许多猛犸象的特征，更不可能在野外生存。”中科院南京地质古生物所袁训来研究员并不认同这种说辞。
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