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課程來源:TED
     

 

Hendrik Poinar 談使長毛象重返地球!

Hendrik Poinar: Bring back the woolly mammoth!

 

Photo of three lions hunting on the Serengeti.

講者:Hendrik Poinar

2013年3月演講,2013年5月在TEDxDeExtinction上線

 

翻譯:洪曉慧

編輯:朱學恆

簡繁轉換:洪曉慧

後製:洪曉慧

字幕影片後制:謝旻均

 

影片請按此下載

MAC及手持裝置版本請按此下載

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關於這場演講

目睹雄偉的巨獸再次行走於地表是世上所有孩子的夢想。這個夢想是否能夠-或是否應該實現?Hendrik Poinar在這場充滿豐富資訊的演講中談到下一個遠大的夢想:製造十分類似我們毛茸茸的朋友-長毛象-的生物。其中的第一步-為長毛象基因組定序-已接近完成。這是十分龐大的工程。(攝於TEDxDeExtinction)

 

關於Hendrik Poinar

Hendrik Poinar是遺傳學家及生物人類學家,研究重點為萃取古生物DNA。他目前致力於將長毛象的基因組定序-及複製長毛象。

 

為什麼要聽他演講

孩提時代的Hendrik Poinar從未想過,保存於父親收藏的琥珀中的絕種昆蟲某天能重生。這正是Poinar職業生涯中致力的目標。如今,他是任職於安大略省麥克馬斯特大學的分子演化遺傳學家及生物人類學家,擔任古生物DNA中心的主要研究者。Poinar的研究重點為萃取及保存古生物遺骸的DNA-這正是他孩提時代認為不可能的事。

 

Poinar的最新計畫遠勝於童年關於琥珀中昆蟲的夢想:他想使長毛象重返地球。2006年,他和他的團隊開始著手定序猛獁基因組-藉由萃取自完整保存於育空及西伯利亞的猛獁DNA。隨著基因圖譜逐漸完成,Poinar接下來的計畫將轉向製造十分類似長毛象的動物。

 

Hendrik Poinar的英語網上資料

Home: McMaster Ancient DNA Centre

Read more: Woolly Mammoth

 

[TED科技‧娛樂‧設計]

已有中譯字幕的TED影片目錄(繁體)(簡體)。請注意繁簡目錄是不一樣的。

 

Hendrik Poinar 談使長毛象重返地球!

 

當我還是個小男孩時,經常透過父親的顯微鏡,觀察他收藏的琥珀裡的昆蟲。牠們保存的相當完好,呈現栩栩如生的形態。我們經常想像,有一天牠們將起死回生。牠們將從樹脂中爬出;如果可能,牠們將飛向自由。

 

如果你10年前問我,是否可能將絕種生物的基因組定序?我會說-呃…不太可能。如果你問我,是否可能使絕種生物重生?我會說-別做白日夢了。但我今天站在這裡,驚喜地告訴大家,不僅將絕種生物基因組定序是可能的-這已成為事實;使絕種生物重生亦是指日可待之事。也許不是藉由琥珀裡的昆蟲-事實上,這隻蚊子正是《侏羅紀公園》的靈感來源-而是藉由完整保存在凍土中的長毛象(真猛獁)。

 

長毛象是冰河時代最令人感興趣的典型象徵。牠們體型龐大、體毛濃密;牠們有巨大的獠牙。我們似乎和牠們有很深的聯繫,就像我們和大象一樣。也許是因為大象和我們有許多共同點:牠們會埋葬死去的同伴、牠們會教育下一代、牠們有十分緊密的社會結構。也許真正原因在於我們久遠之前的聯繫:因為大象和我們一樣,大約700萬年前起源於非洲,隨著棲息地和環境的改變,我們和大象一樣遷徙到歐洲和亞洲。

 

因此最早出現的大型猛獁是南方猛獁。站立高度為四公尺,重約10噸,屬於林地棲息物種,分佈於西歐及整個中亞,跨越白令陸橋,進入北美地區。同樣地,隨著氣候變化,牠們遷徙至新的棲息地,演化成草原棲息物種,名稱為草原猛獁,生活於中亞地區,迫使南方猛獁移向西歐。在北美空曠的稀樹草原中,演化出哥倫比亞猛獁-棲息於北美的大型無毛品種。僅僅約50萬年後,長毛象出現-大家熟知及熱愛的品種。由白令陸橋東端分佈至整個中亞,同樣迫使草原猛獁移向中歐。在數十萬年的歲月中,於白令陸橋兩端來回遷徙,歷經冰河時期,與生活在南方的哥倫比亞猛獁產生直接接觸。牠們在變化急遽的氣候下生存了數十萬年,因此這種生物對變化急遽的溫度和環境展現了高度適應性,表現十分優異。牠們在那片大陸上生存至距今約一萬年前。事實上,令人驚訝地,於西伯利亞及阿拉斯加外海小島上生存至距今約3000年。因此埃及人建造金字塔時,長毛象仍生活在那些小島上。然後-牠們消失無蹤,就像99%曾經存在的生物一樣。牠們從此絕跡,也許是因為氣候暖化及茂密的樹林迅速朝北方蔓延,以及已故的保羅‧馬丁曾提出的更新世滅絕假說-因人類過度獵捕導致牠們走向滅絕。

 

幸運的是,我們發現數百萬猛獁象的遺骸散佈於西伯利亞及阿拉斯加凍土深處。我們可以前往該處,將牠們掘出。至於保存狀態,同樣地,就像琥珀裡的昆蟲般栩栩如生。因此我們取得牙齒、帶血的骨骼-看起來似乎是血-我們取得毛皮、完整的軀體或頭部,其中還有大腦。

 

因此DNA的保存及存活取決於許多因素。我必須承認,大部分因素我們仍不甚瞭解。但根據生物死亡時間、埋葬速度、埋葬深度、埋葬地點溫度的恆定性,最後決定DNA在地質框架中存活的時間。這或許令在座大多數人感到驚訝:時間並非重點-這和保存時間長短無關,最重要的是保存期間溫度的恆定性。

 

因此,如果我們打算深入研究骨骼內部,以及在化石作用過程中倖存的牙齒-曾經緊緊纏繞在組蛋白四周的DNA現在遭到攻擊-被猛獁生命週期中與其共生多年的細菌。因此那些細菌,加上曝露於水和氧氣中的環境細菌,使DNA逐漸分解成較小的片段,直到這些片段的長度範圍從10個鹼基對-在最佳情況下-至數百個鹼基對。因此,事實上,化石記錄中的大部分化石完全不含任何有機指紋特徵,但少數確實存在DNA片段-存活了數千年,甚至數百萬年。藉由尖端無塵室技術,我們發展出某些方法,將DNA從其它物質中分離;這對在座各位來說並非新鮮事。如果我使用猛獁的骨骼或牙齒,萃取其中的DNA,將得到猛獁的DNA,但我也會得到所有曾經與猛獁共生的細菌DNA。更複雜的是,我將得到所有存在於這個環境中的有機體DNA,例如細菌、真菌等等。同樣地,這並不令人驚訝,埋葬於凍土中的猛獁將保存約50%的猛獁DNA。然而,生活及埋葬於溫帶環境中的哥倫比亞猛獁僅能保存3%至10%的內源性DNA。

 

但我們已發展出十分聰明的方法,可實際分離-萃取及分離-猛獁象及非猛獁象的DNA。藉由高通量定序法,我們確實能獲取其中的生物訊息,將所有的猛獁DNA碎片重組,將它置入亞洲象或非洲象的染色體骨架中。因此,藉由這種做法,我們確實能得知猛獁與亞洲象染色體之間的點差異。我們對猛獁有何瞭解?

 

好,猛獁的基因組幾乎已完全確定,我們知道其規模十分龐大-牠是猛獁。因此,原始人類的基因組大約包含30億個鹼基對,但大象和猛獁的基因組大約包含超過20億個鹼基對,大多由小而重複的DNA片段組成,很難藉此完整重組其基因組結構。

 

因此,藉由這個資訊,我們得以回答其中一個令人感興趣的相關問題,關於猛獁和牠們現存的親屬-非洲象及亞洲象。牠們全都源於700萬年前某個共同的祖先,但猛獁的基因組顯示,牠和亞洲象於600萬年前源於同一個更近期的祖先,因此牠與亞洲象的血緣較為接近。

 

鑒於古生物DNA分析技術的進步,我們現在已開始著手將之前提過的其他已絕種猛獁之基因組定序,我只打算討論其中兩種-長毛象及哥倫比亞猛獁。在冰河時期,兩者的棲息地十分接近,因此當北美出現大量冰川時,長毛象移向冰川末端的過渡帶,開始與生活在南方的親屬產生接觸。牠們共享避難處;事實上,不僅是避難處,牠們似乎進行異種交配。這對長鼻目來說並非罕見之事,因為大型雄性草原大象會與體型較小的林地大象競爭,追求雌性大象;因此大型、無毛的哥倫比亞猛獁將擊敗體型較小的雄性長毛象。不幸的是,這使我想起高中時期。

 

(笑聲)

 

因此,使滅絕物種重生並非無意義的想法,因為事實證明,非洲象和亞洲象確實能進行異種交配,產生可存活的下一代。事實上,這種情形已於1978年在英國切斯特某間動物園意外發生。因此,這意味著我們確實能使用亞洲象的染色體,修改所有已知與猛獁基因組不同的部分。我們可將它放入無核細胞中,使它分化成幹細胞,或進一步分化成精子,替亞洲象卵進行人工授精。經過一段漫長而艱鉅的過程,使看起來像這樣的物種重返地球。好,這並非分毫不差的複製品,因為我之前提過的短鏈DNA片段,使我們無法建立正確的結構,但將會製造出十分類似長毛象的生物。

 

好,當我向朋友提出這個想法時,我們經常討論的是-好,你打算把牠放在哪裡?你打算讓長毛象在哪裡生活?這裡沒有適合的氣候或棲息地。好,事實並非如此。事實上,西伯利亞北部和育空(位於加拿大)有廣大的棲息地,確實能讓長毛象生活。記得嗎,牠是適應力極強的動物,曾經度過氣候急遽變化的時期,因此這片土地足以成為牠的住所。我必須承認,不僅我心中的孩子部分,渴望目睹這些雄偉的動物再次走過北方凍土;但我必須承認,我心中的成人部分有時會懷疑,我們是否該這麼做。

 

十分感謝。

 

(掌聲)

 

Ryan Phelan:請留步。你留給我們一個疑問,我敢肯定每個人都有這個疑問。當你說,「我們是否該這麼做?」感覺就像你的態度有所保留,然而你已給了我們一個確實可行的願景。為何你對此有所保留?

 

Hendrik Poinar:我想這並非有所保留,我只是認為,我們必須深思這種做法的影響和後果。因此,只要能像現在這樣進行深入探討,我想我們可以找出一個很好的答案,明白為何這麼做。但我只是想確保大家先花點時間思考:為何這麼做?

 

RP:棒極了,很棒的回答。十分感謝,Hendrik。

 

HP:謝謝。(掌聲)

 


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