哈佛大学（Harvard University）的遗传学家乔治·丘奇（George Church）引发了关于一家新公司的激烈科学和伦理辩论，该公司希望用适应寒冷条件的大象来改变北极苔原。
作者：MICHAEL GRESHKO
佛罗里达州迈阿密海滩上的一座镀金猛犸象骷髅雕塑，由著名艺术家达米安·赫斯特（Damien Hirst）创作，名为《消失但未被遗忘》。但如果Colossal的计划得以实施，数十种已灭绝的猛犸象的基因将重新出现在冷杂交亚洲象身上。摄影：JEFFREY GREENBERG，EDUCATION IMAGES，UNIVERSAL IMAGES VIA GROUP GETTY
哈佛大学（Harvard University）的遗传学家乔治·丘奇（George Church）是Colossal的联合创始人，他提出了一个大胆的计划：利用猛犸象的DNA创造出一种可以在北极气候中茁壮成长的杂交亚洲象。
Colossal的长期目标是利用这些"杂交种"重塑北极苔原，并将苔藓覆盖的苔原转变为郁郁葱葱的更新世草原。一些科学家认为，在大规模上，这种逆转可能会减缓北极永久冻土的融化，从而减缓未来的气候变化。通过这样做，Colossal希望创造新的和有利可图的生物技术，例如补充传统保护方法的工具。
"我们正在阻止基因的灭绝，而不是物种的灭绝，"丘奇说。"我们的目标是生产真正耐寒的大象，与濒临灭绝的亚洲象完全杂交。
利用生物技术帮助濒临灭绝甚至灭绝的物种的想法并不新鲜。2009年，研究人员成功地克隆了一种在2000年灭绝的野山羊的亚种，但克隆的野山羊只存活了几分钟。四月份，圣地亚哥动物园和非营利组织Revive Restore宣布，他们已经克隆了一种濒临灭绝的黑脚蛾，以增加圈养繁殖计划的遗传多样性。
丘奇使用DNA序列"复活"猛犸象的计划多年来一直占据着世界各地的头条新闻。
"大多数科学问题已经得到解决;现在需要的只是金钱和关注，"Colossal的联合创始人Ben Lamm说。"经过两年的尝试，终于能够告诉人们我们在做什么，这真是令人兴奋。
"替代猛犸象"不会很快到来。Colossal的计划依赖于几种尚未在大象身上得到证实的技术。丘奇说，即使按照公司的理想时间表，第一头杂交小象也需要六年的时间才能出现。一个自给自足的大象群可能需要几十年的时间才能建立起来。
但即使在早期阶段，Colossal的计划也提出了许多值得思考的问题，即成为灭绝物种意味着什么，以及生物技术如何解决当今的灭绝危机。伦敦自然历史博物馆（Natural History Museum）的猛犸象生物学家托里·赫里奇（Tori Herridge）说，随着《巨人》（Colossal）的出现，关于物种"复活"的讨论不再是抽象的。"我的第一反应是事情变得越来越真实，"她说。
欢迎来到更新公园的重新安排
在2008年接受《纽约时报》采访时，丘奇描述了猛犸象基因组的测序，从那时起，繁殖杂交猛犸象的想法在他脑海中变得更加强烈。
起初，这个想法更像是一个未被解决的智力难题。但在接下来的几年里，丘奇开始与非营利组织Revive and Restore的创始人Stewart Brand和Ryan Phelan合作。Brand和Phelan的目标是利用生物技术帮助拯救濒危物种，并使灭绝物种复活。
"复活灭绝的物种和我们所谓的基因救赎实际上是一个有希望的想法，可以修复人类几个世纪以来造成的一些损害，"费兰说。"这不是怀旧，而是在增加生物多样性。
布兰德和费兰邀请丘奇参加2012年和2013年在华盛顿特区国家地理学会总部举行的世界上第.C一次"去灭绝"会议。
在会议上，丘奇会见了俄罗斯生态学家谢尔盖·齐莫夫（Sergey Zimov），他是萨哈共和国切尔斯基东北科学站的主任。自1980年代以来一直在研究西伯利亚永久冻土的齐莫夫警告说，当永久冻土融化时，大量的甲烷和二氧化碳可能会渗入大气中。"这不是怀旧，而是在增加生物多样性。
齐莫夫还提出了一种将碳保持在地下的方法。自1996年以来，齐莫夫和他的儿子尼基塔一直在更新世公园工作，这是切尔斯基附近的围栏苔原。Zimovs带来了加拿大马鹿，北美野牛，驯鹿，双峰野生骆驼和其他大型食草动物，以测试这些生物对景观的影响。
几万年前的更新世，欧洲、亚洲和北美的大部分地区都覆盖着高产的草原，到处都是各种食草动物。到10，000年前，包括猛犸象在内的许多食草动物在世界大部分地区已经灭绝，部分原因可能是狩猎等人类活动。随着这些动物的灭绝，草原变成了灌木、树木和苔藓，形成了我们今天看到的苔原和针叶林。
Zimovs推测，猛犸象对于维持古代北极的高产草原至关重要。这些庞然大物可以推倒树木，搅动土壤，用粪便施肥土壤，并帮助草原茁壮成长。它们沉重的脚步声穿透冰雪，让北极的寒意更深地渗透到永久冻土层。
"如果你把生态系统想象成身体，"尼基塔·齐莫夫（Nikita Zimov）说。"猛犸象是要被芦苇刺的右手。
虽然亡魂公园里没有猛犸象，但公园目前的食草动物可能已经在塑造土壤。在去年发表的一项研究中，Zimovs发现，在冬季，公园内的固体土壤比公园外的土壤低12摄氏度以上。
在这个鸟瞰图中，罗伊尔公园郁郁葱葱的绿色植被环绕着俄罗斯北部的蓝色湖泊。摄影：凯蒂·奥林斯基
缅因大学（University of Maine）的古生物学家雅克·吉尔（Jacques Gill）表示，就现代大象对栖息地的影响而言，恢复古代草原的复苏公园的愿景是"一个令人兴奋的假设"。然而，她警告说，研究人员仍然不知道庞大的生态系统如何运作的全部细节，这使得今天的重塑工作复杂化。
"这感觉有点颠倒了草原恢复和复活项目，毕竟，该项目涉及生态，社会，伦理和生物伦理学方面。
不惜一切代价
尽管如此，Zimovs的工作还是启发了教会和复兴与恢复的自然资源保护主义者，他们更加认真地对待庞大的DNA和大象细胞。
到目前为止，参与大象和猛犸象研究的教会实验室成员都是从定期更换的工作人员中挑选出来的兼职志愿者。因此，这些发现尚未在科学文献中发表，这让外部专家感到震惊。丘奇说，实验室现在正准备在未来几个月内发表两篇研究论文。
Church Labs用于大象研究的年度预算仅为10，000美元左右，主要由投资者Peter Thiel的100，000美元捐款以及Reli和Restore的支持资助。
相比之下，Colossal吸引了更多的投资，可支配资金高达1500万美元。这笔钱将用于支持Church Labs正在进行的大象细胞研究和内部实验室的发展。内部实验室将由教堂实验室的前博士后研究员Eriona Hysolli管理，该公司现任生物科学主管。
加州大学圣克鲁兹分校（University of California， Santa Cruz）的古近纪学家贝丝·夏皮罗（Beth Shapiro）表示，Colossal的资助模式可能会改变从事物种保护工作的遗传学家。"这是一个全新的，巨大的资金来源，可以直接投资于我们都关心的事情，"她说。
为了帮助指导这项工作，该公司聘请了许多科学顾问，其中包括两名具有大象或猛犸象研究背景的研究人员：波茨坦大学的遗传学家Michael Hofreiter，专门研究猛犸象和其他更新世动物;还有弗里茨·沃拉特（Fritz Vollrath），牛津大学动物学家，研究蜘蛛和现代大象的行为。
还有两位研究基因组编辑的著名生物伦理学家：R. Alta Charo和纽约大学的S. Matthew Liao。
生命科学家找到了一种方法
Colossal的最终目标是将足够的关键基因转移到亚洲象的基因组中，以创造一种适应北极严寒的"代理"物种，就像过去的猛犸象一样。
赫里奇说，尽管猛犸象和亚洲象生活在六百万年前，但这两个物种之间的DNA相似性仍然高达99.9%。但大象基因组有30亿个碱基对。这意味着亚洲象和猛犸象的基因组之间存在一百多万种不同的差异，科学家必须对其进行筛选。
到目前为止，Colossal团队已经瞄准了至少60个猛犸象基因，包括那些与它们的脂肪沉积，血液在低温下保持氧气的能力以及标志性的蓬松皮毛相关的基因，Lamm和Hysolli说。
将相关的猛犸象基因插入亚洲象的DNA需要同时进行多个基因编辑，这个问题已经在其他物种中得到解决。Church的团队使用crispr-Cas9，一种强大的基因编辑技术，同时编辑数十个不同地方的猪的基因组，以使猪器官移植到人类体内是安全的。
这些候选猛犸象基因中至少有一个已经在转基因实验室小鼠中进行了测试。但是单个基因可以对整个基因组产生许多潜在影响，而基因对生物学特征的最终影响取决于基因在体内何时，何地以及表达的程度。这种调节部分依赖于猛犸象尚未被彻底研究的DNA片段。
Church说，巨大的研究人员应该能够在杂交胚胎发育的早期阶段筛查出许多潜在的问题。换句话说，他承认一些改变的遗传特征 - 例如它们的耳朵，需要足够小以防止冻伤 - 可能要到后期才能被发现。
对于Colossal来说，最大的不确定性是胚胎如何发育。亚洲象正处于灭绝的边缘，为了避免代孕，该公司表示将开发一种人造大象子宫。
在过去的羔羊和小鼠实验中，研究人员发现，人造子宫可以支持早产胎儿存活四周，或者五天大的胚胎存活六天。但到目前为止，还没有哺乳动物在整个怀孕期间使用人造子宫，丘奇说。
为了实现这一目标，Colossal必须首先在现代大象中树立一个先例。他们的怀孕持续了近两年，幼崽出生时体重高达100公斤。
浩瀚还需要充足的亚洲象细胞供应。特别是，Church说，该公司需要开发一系列诱导多能干细胞，这些干细胞在原始状态下经过生物化学处理，可以转化为各种可能的细胞类型，如卵子。诱导的二能干细胞已被用于其他濒临灭绝的哺乳动物，如北方白犀牛，但尚未用于大象。
停下来想想你是否应该这样做
任何涉及动物的实验都会带来伦理挑战。如果Colossal确实生产出健康的杂交小象，它只会进一步增加风险。大象是长寿的高智商生物，维持着复杂的、多代的母系社会。
对古代猛犸象的研究表明，它们具有许多与现代大象相同的社会特征。那么，第一批猛犸象和大象的杂交种将如何得到适当的照顾和社会化呢？这些混血儿将如何学会在北极生存，并在未来有效地重启猛犸象文化？
"这不仅仅是为了让它们存在，而是为了确保一旦它们存在，它们就可以茁壮成长并过上繁荣的生活，"纽约大学生物伦理学家、巨型科学顾问委员会成员廖说。否则，这对这些动物来说是残忍的。
Colossal和Zimovs达成了一项友好的非正式协议，即新世界公园可以为该公司未来的一些猛犸象提供住宿。目前，只有20平方公里的土地被划定，最后计划涵盖144平方公里。
今天的迁徙大象种群可以长途跋涉，猛犸象也可以。最近的一项研究发现，17，000年前的一头年轻雄性猛犸象在其28年的生命中旅行了数万公里，穿越了现代阿拉斯加的大部分地区。如果Colossal要实现其全部愿景，它将需要重新野生数百万平方公里的北极苔原，以影响全球气候。
这些建议如果得到实施，将带来一些重大变化，以及土地使用方面的难题，现有北极野生动植物的影响和全球治理。这对生活在俄罗斯、加拿大、美国和格陵兰的大约180，000名因纽特人意味着什么？在充满压力、瞬息万变的北极地区，他们已经面临最直接的风险。
"坦率地说，当非土著科学家想要以特定的形象重塑世界时，我非常怀疑。温哥华不列颠哥伦比亚大学动物文化的土著研究员和历史学家Daniel Heath Justice说。他指出，生物技术可以成为保护环境的有用工具，但该领域的工作，如Colossal研究，"不能仅由非土著利益集团主导"。"
"这不会影响目前居住在该地区的土著部落，"Colossal在一份声明中说，承诺优先考虑"环境保护和保护所有物种，包括人类。
该公司的支持者认为，如果Colossal能够兑现其承诺，那么即使大象和猛犸象的杂交后代没有出生，现存物种也将受益。在Colossal的支持下，Church Labs正在研究合成大象内窥血疱疹病毒（EEHV）的方法。许多年轻的亚洲象死于该病毒，无法在实验室条件下生存。因此，病毒的合成将是研究治疗和疫苗的关键第一步。
"对于这种技术来说，唯一现实和合理的证据是帮助生物物种在快速变化的人类环境中茁壮成长，"加州大学圣克鲁兹分校的遗传学家夏皮罗说。"
（译者：陌生人身上的鲜花）