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哈佛大学的遗传学家已经去世快十年了乔治教堂首先谈到了利用合成生物学将羊毛猛犸象带回生机.现在,他扭转历史的想法正在推进。

今天,Church和软件企业家Ben Lamm宣布,他们的生物科技初创公司Colossal获得了1500万美元的种子资金。该公司的使命有两方面:用基因编辑技术保护濒危动物(将来还有植物),并利用这些动物重塑北极生态系统,以应对气候变化。

计划是使用CRISPR将已经灭绝的长毛象的60多个基因加入到亚洲象胚胎的细胞中与它最近的亲戚.Colossal声称,这两个物种的基因组有99.6%是相同的。

在2015年,丘奇的实验室成功地整合了猛犸象基因将小耳朵、脂肪组织和蓬松的棕色毛发植入大象皮肤细胞的DNA中。“仅仅改变DNA并没有多大意义,”丘奇说金博宝网址然后回来。“我们想要读出表型。”

Colossal将为Church的长期庞大研究提供资金,同时与北极研究人员合作,为重返野生环境做好准备。拉姆说:“我们已经从西伯利亚发现的长毛象的冷冻组织中对多个基因组进行了测序。金博宝网址该公司目前的进展情况该团队还对多个亚洲象基因组进行了测序,以比较两个物种之间的差异。拉姆补充说:“乔治·丘奇和他的实验室已经确定了构成我们想表达的表型特征的基因,这些表型特征使亚洲象成为功能性长毛象。”但他们的事业才刚刚开始。

这家CRISPR初创公司认为猛犸象可以拯救北极。这是对的吗?
拉姆和丘奇计划让大规模的灭绝成为现实。巨大的

怎样把大象变成猛犸象

第一个2011年在噬菌体中发现CRISPR/Cas9是一种可以结合和切割DNA链上特定位点的酶。丘奇的实验室将配对快速发展的工具与其他dna编辑酶,如整合酶、重组酶和脱氨酶,将长毛象的基因拼接到亚洲象身上,以帮助它们适应寒冷的北极,Colossal表示,在那里它将帮助塑造景观,更好地隔离碳。

该团队仍处于该过程的早期阶段。现在他们正试图让工作中的猛犸象基因在活的亚洲象细胞中显现出来。如果他们成功了,他们将必须验证这些基因是否符合他们想要的特征,首先是在猪和老鼠模型上,然后是在大象上。

教会已经证明他的技术可以改变哺乳动物的发展。在2017年发布的概念验证研究中科学他的实验室利用CRISPR编辑掉了猪内源性逆转录病毒的62个基因——这是一种可以传播给人类的古老人畜共患病病毒的残余——并通过体细胞核移植或克隆制造出了携带这些基因编辑的生猪。这一过程包括从基因编辑的体细胞中取出细胞核,并将其放入卵细胞中创造胚胎。

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丘奇准备在大象身上重复这个把戏。但是嫁接另一个物种的本质与编辑掉一个病毒是完全不同的。

拉姆说:“在过去的五年里,乔治和他的团队不仅在对猪和其他物种的研究中,而且在对大象的研究中,一直在朝着这个方向努力。”对于《Colossal》来说,这是在利用他们已经完成的研究。我们在这个过程中并不是新的一步。”

如果创造杂交胚胎的壮举成功了,它们可以被植入大象的替代品中,或者在人造子宫中长到足月(这一技术仍在研究中);Lamm指出,后者可能更适合大规模生产新大象。第一批克隆小牛预计将在未来4到6年到达。根据亚洲象的生命周期,先导一代要达到性成熟还需要13年。

“这不是一个很短的时间线,”拉姆说。“我们公司的目标不仅仅是成功地带回一小群长毛象。目标是成功地将长毛象放回北极。这意味着具有遗传多样性的大群体可以进行杂交。”

虽然该小组的目标是让5只小象群开始,以便研究种群动态,但拉姆估计,他们将需要数万只CRISPR-ed猛犸象,以实现他们对北极生态系统的预期效果。

从哈佛实验室到崎岖的苔原

尽管第一只杂交大象的诞生还要几年时间,但Colossal公司已经计划将它们放归野外。该公司希望从有限放生开始:在猛犸象曾经统治的北极苔原上,将一小群这种怪异的大象恢复成一个类似保护区的生态系统。该团队将与北极野生动物学家谢尔盖和尼基塔·齐莫夫合作,将长毛象带回北极更新世公园位于西伯利亚北部。

更新世公园开始于一个后院的冰河时代实验1996年,父子齐莫夫二人组。他们引进了野牛、麝牛和野马在这块90平方英里的土地上漫步;但他们一直在等猛犸象。在丘奇的兽群准备好之前,他们用坦克作为替身把变异的树砍掉。

这一切听起来就像克莱顿一样,含蓄让齐莫夫一家得以做基本的发现北极的生态系统,包括它储存碳和甲烷的惊人能力。2006年,谢尔盖协助发表论文使西伯利亚永久冻土层的碳储量达到4500亿吨。然而,全球变暖可能会导致这一冻结池分解,以二氧化碳的形式进入大气。

Lamm说:“Zimovs一家正在做很多关于野生动物回归的影响的模型,特别是猛犸象和其他物种。”“我们并不是试图将猛犸象重新引入它们将与现有物种争夺资源的地区,而这些地区不是它们原本所在的地区。我们正在把它们恢复到它们曾经生活和繁衍的地方和环境。”

大约在13000年前,猛犸象和其他耐寒的巨型动物在形成猛犸象草原生态系统方面发挥了至关重要的作用,这是一个有助于缓和全球气候的巨大冰川草原。草不仅封存了碳,还通过一种叫做“反射”的现象,创造出了一种能够反射太阳光和热量的景观反照率效应.像猛犸象和长毛犀牛这样的大型动物负责维护土地,践踏灌木,将树木连根拔起。它们以草为食,并将营养物质排入地下,闭合了草原碳氮循环的循环。

在储存碳比北极的树木覆盖的斯巴地区,这种景观可能更好。一种加州大学戴维斯分校研究人员的最新研究发现草原往往是比森林更可靠的碳汇来源,因为它们受到的影响较小极端高温和火灾这些事件可能会将碳释放回大气中。更重要的是,针叶林的树冠,由于其颜色比冰深,吸收的光和热比反射的多。

许多专家说,西伯利亚冻土带已经失去了它在冰河时代鼎盛时期的光彩。一下绿色树顶是布朗宁,北极食草动物的多样性正在下降科学家们正在努力找出原因。Colossal有一个猜测。该公司在一份声明中说,长毛象的灭绝在北极地区造成了一个从未被其他物种填补的生态空白,只剩下支撑当地村庄的牦牛和驯鹿群。

濒危大象的第二次生命

在北极以外的地方,Colossal想要确保重新设计的大象能够生存下去。该公司将继续对大象和猛犸象样本进行测序,以确定这两个物种种群中的关键基因,以促进种群多样性。他们希望,这将防止一个流氓突变,以毁灭整个鹿群。在丘奇的实验室研究从西伯利亚永久冻土中收集的冰冻猛犸象样本的同时,该公司也在资助亚洲和非洲大象的研究脊椎动物基因组计划以深入了解大象种群的生物多样性。

Colossal公司希望,他们的努力将通过基因时间机器,给亚洲和非洲大象等濒危物种第二次生命。通过将数千年来的DNA混合在一起,创造出一个“科学怪人”物种,该组织提出了一种制作这种长牙巨型哺乳动物活档案的方法。

“如果我们能给亚洲象和非洲象及其整个谱系注入它们以前祖先身上存在的基因,使它们能够在新的生态系统和气候中生存,”拉姆说,“然后我们有了物种扩展的概念,我们有了整个生态系统,不仅可以从北极草原恢复的角度,而且从保持种群和多样性的角度来看,可以重新野生化。”不仅仅是狩猎和偷猎。部分原因实际上是与城市化和失去的栖息地竞争。”

如果这项工作成功了,Colossal公司认为它可以将同样的模式应用于其他物种,比如苏门答腊犀牛。

这是对环境保护的一种激进的看法。不过,加州大学洛杉矶分校法学院埃米特气候变化与环境研究所(Emmett Institute on Climate Change and the Environment, University of California, Los Angeles School of Law)最近担任研究员的杰西·雷诺兹(Jesse Reynolds)等专家也加入了进来。雷诺兹在一份电子邮件声明中写道:“如果环保主义者认真对待保护生物多样性,他们应该克服对生物技术的普遍厌恶。”仅仅保护一些土地,抱着最好的希望已经不够了。”

但是在测试解除灭绝时应该有一些预防措施。在一篇论文中环境可持续性的当前观点今年4月,雷诺兹指出,一些“自然资源保护主义合成生物学”可能会带来环境风险,而且管理这些生物技术如何使用的国内和国际法规都需要更新。到目前为止,CRISPR主要应用于受控环境下的小群体生物2019年联合国环境规划署纸.一个小型的实地研究涉及蚊子2019年推出的疟疾疾病控制编辑引发了争议,尽管这些主题是消毒防止与野生昆虫杂交。

令人担忧的是,为什么LAMM认为从庞然大物开始的担忧会产生很多意义。“我们没有像蚊子那样地改变昆虫,并将其释放到我们无法跟踪的野外,”他说。“拥有像庞大的物种,在那里他们足够大的东西,在它们上有无线电和不同的跟踪机制,如果存在问题,我们可以始终回滚。”

设计物种和生态系统是解药吗?

正如巨大的发射给教堂的实验新腿一样,该项目的好处仍然遭到辩论。那些它的人说解除人类错误是必要的;那些反对的人说是太少,太迟,太浮夸而不是实际

德克萨斯大学奥斯汀分校综合生物学系名誉教授詹姆斯·布尔(James Bull)说,他认为这种庞大的野生动物回归计划没有什么大的反对意见,但他指出,肯定会有不确定性有待观察,也会有有趣的科学发现。他在一封电子邮件中写道:“移动一个物种的基因来替换另一个物种的部分基因组可能会遇到许多不兼容的情况——从整个基因的水平到单碱基的差异。”“有研究表明,人类基因可以替代同源酵母基因,所以成功可能有很多途径。但这可能并不简单。”

即使丘奇证明了猛犸象可以和亚洲象混在一起,要防止混血儿再次灭绝也可能是一个挑战,“无论是由于极端事件、疾病、错误的交配行为,还是不良的基因,”布尔解释说。一些关于猛犸象灭绝原因的假设首先包括近亲繁殖、狩猎和气温升高。布尔写道:“以往,将野生物种引入新的栖息地和环境往往会失败。”

但Colossal打算玩长期游戏,并从可能伴随的许多失败中吸取教训。拉姆说,他可以看到该公司“致力于其他物种,以随着时间的推移平衡生态系统”,包括可能引入捕食者,以控制种群数量。“但这还有很长的路要走,”他补充道。

这家初创公司意识到自己正步入一个充满争议的雷区,并计划继续解决有关反灭绝的质疑。它的顾问委员会里有生物伦理学家、自然资源保护主义者、动物贩运研究人员、大象专家、化学家和遗传学家等。拉姆说:“我们希望确保我们以最透明和最道德的方式来做这件事。”“我们希望与公众进行这些对话。”

布尔写道,假设杂交象群的第一代能够在人造子宫和北极生存下去,“很容易在第一头猛犸象出生后超过一个世纪,才会有足够强大的种群,对生态造成任何影响。”他继续说:“我认为现在还不存在对生态造成负面影响的可能性。”“这太遥远了。”

编辑器的披露:马特·瑟克雷斯特,是金博宝网址该公司的母公司North Equity是Colossal的投资者之一。他没有参与这篇文章的指派、写作或编辑工作。

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