應對氣候變化 保育可靠「復活」長毛象?
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長毛象自約四千年前起開始絕種,美國一間生物公司上周宣布籌得資金,希望以基因工程「復活」長毛象。創辦人聲稱,這種「長毛象」是應對氣候變化的保育方法,既有望保護北極凍土,也有助瀕危的亞洲象存活。然而,這種新穎的技術有多大可能成功?如此人為操弄生態,又會否衍生更多問題?
在電影《侏羅紀公園》中,科學家利用DNA「復活」已滅絕的恐龍。類似的概念隨着一間新公司成立,在未來或許會成真。美國哈佛大學醫學院遺傳學教授George Church與科技創業家Ben Lamm上周一(9月13日)宣布成立Colossal,將會「復活」長毛象。
Colossal暫時得到1,500萬美元注資。投資者包括傳奇影業(Legendary Entertainment)創辦人Thomas Tull、知名矽谷創投Draper’s Associates、投資比特幣成名的基金Winklevoss Capital等。
「長毛象」重建凍土
所謂「復活」,其實是採用「去滅絕」(de-extinction)生物技術,並非真的復活已絕種的長毛象。Church澄清:「我們去滅絕的是基因,不是物種。目標是培育出能夠與瀕臨滅絕的亞洲象交配、又能抗寒的大象。」
英國自然歷史博物館演化生物學家Victoria Herridge指出,長毛象和亞洲象的最後一個共同祖先活在六百萬年前,這兩個物種有超過 99.9%的DNA相同。在分析了現存大象和長毛象的基因組後,Lamm和公司生物科學總監Eriona Hysolli說,至少已鎖定了60個長毛象特徵相關的基因,例如細耳、長毛、抗冷的血液系統、厚脂肪等。
Colossal將從亞洲象採集細胞,利用基因編輯技術CRISPR-Cas9,把長毛象這些基因引入到亞洲象的細胞基因;然後利用幹細胞技術準備卵子,以人工授精方式生成胚胎;最後以亞洲象代母或人造子宮孕育。他們期望,「復活」出來的「長毛象」,將是外表和行為有長毛象特色的亞洲象。Colossal預計,六年後可以培育出首隻「長毛象」,之後再要十至十二年待牠成年。Church估計現有資金可能只夠資助到製作胚胎階段。
Church並非近來才有這種想法。他在2008年接受《紐約時報》訪問談論有關長毛象基因組測序後,已加深了這個概念,但到2013年國家地理學會舉辦最早期的去滅絕會議中才在演講上首次公開。在這些會議上,Church遇上俄羅斯生態學家、薩哈共和國東北科學站主任Sergey Zimov。後者自上世紀八十年代起一直研究西伯利亞的永久凍土(permafrost),並警告若它們解凍,藏在其中的溫室氣體甲烷和二氧化碳會散發到大氣。
在幾萬年前的更新世(Pleistocene),歐洲、亞洲和北美洲的大部份土地被草原覆蓋,存在各種食草動物。到了大約一萬年前,包括長毛象的很多食草動物陸續開始絕種,部份原因可能是人類狩獵。本來靠這些動物維繫的草原逐漸變成了灌木、樹木和苔蘚,形成了現今所見的凍原和針葉林。
Zimov猜測,長毛象能推倒樹木,翻動泥土,加上糞便施肥,沉重的腳步也能讓寒風更加深入永久凍土,對於維持北極古老草原尤其重要。他在薩哈共和國名為「更新世公園」的凍原保護區中,已嘗試引進麋鹿、野牛、馴鹿、雙峰駱駝等食草動物,觀察牠們對地景的影響。據他去年發表的研究,冬季時更新世公園內的土壤溫度,比公園外的低華氏10度以上。
這種似乎能夠以引入動物應對氣候暖化所造成生態改變的假設和想像,就是Church想要「復活」長毛象的理由。雖然他這狂想已多次為傳媒報道,但缺乏資金下,相關研究一直流於實驗室員工工餘時自願參與,也尚未在科學文獻中發表成果。
如今有了資金,Lamm說,「長毛象」計劃的真正目的「旨在從滅絕物種身上為現代物種帶入多樣性,以助牠們和所處的生態系統存活」。這是個一石二鳥的計劃,一方面,他寄望引入「長毛象」到北極地區後,牠們能夠推倒深色、吸收陽光的樹林,將凍原變成較能反射陽光的草原,維持地面低溫,封存溫室氣體。另一方面,亞洲象是瀕危物種。Church認為引入長毛象基因以及其他基因改動,可以令牠們有更大機會存活:「亞洲象有兩個主要因素導致瀕危:其一是感染皰疹病毒;另一是人類活動。我們希望兩方面都能解決,給牠們一個新家,那裏有廣闊的空間,幾乎沒有人類,也就是加拿大北部、阿拉斯加和西伯利亞。」因此,在長毛象特性以外,Colossal希望能以基因編輯,製成能抵抗皰疹病毒、又能縮小象牙以免被捕獵的亞洲象。
諸多技術未明
不過,這項「復活」大計牽涉不少技術難題。首先,Colossal需要有自給自足的亞洲象細胞供應。Church說,公司必須開發出誘導性多能幹細胞(iPSC)的細胞系。這是哺乳類動物經由轉錄因子轉化成較「原初」狀態的細胞類別,可以再轉變成其他不同功能的細胞,例如卵子。對於少數瀕危絕種的哺乳類動物,例如北方白犀牛和灰狒狒,已有科學家製造了iPS細胞系,但大象還未有。
其次,Church雖然計劃使用人造子宮,但也坦言未必能夠排除不用活體大象代母:「我估計基因編輯工作會順利,我們在這方面很有經驗,而製造人造子宮是較不能保證的部份。這是少數不是純工程的東西,還牽涉少許科學上的改進,會增加不確定性和交貨時間。」
另一技術難題在於各國的監管。Colossal專家顧問、威斯康星大學生物倫理學家R. Alta Charo指出,「長毛象」計劃在美國到底是哪個部門負責監管,存在模糊之處;若按照計劃把「長毛象」安置到北極地區,橫跨美國、加拿大和俄羅斯等多個國家管轄範圍,就更複雜:「不同政府的監管之間存在差異,會引發更複雜的監管問題,在將那些動物引入環境之前,到底需要應用哪個國家的哪種監管?」
即使「長毛象」順利誕生和引入到北極地區,研究團隊還需要證明整個計劃最根本的環保假設可以的真。瑞典古遺傳學中心進化遺傳學教授Love Dalén便對「長毛象」的環保作用持有保留:「即使他們能成功繁殖出來,我認為這不會對未來的氣候變化速度產生任何可量度的影響。幾乎沒有證據支持這種假設。」美國緬因州大學古生態學家Jacquelyn Gill提醒,科學家仍未不知道長毛象生態系統如何運作的細節,要重現「有點本末倒置」。
再者,Herridge補充,氣候變化已是迫在眉睫,「長毛象」要成功,所需規模不切實際:「利用一大群長毛象作為一種地球工程(geo-engineer)方式改造北極環境,這種想法我認為不可行。這實驗所需要的規模龐大,說的是數十萬隻長毛象,每隻需要22個月時間孕育,三十年才成熟。」Charo也質疑,種種技術障礙下,計劃可否夠快夠多地產生足夠「長毛象」來應對氣候變化。
引伸道德爭議
技術以外,要「復活」長毛象再放生至北極野外,還涉及各種道德倫理問題。首先,大象是長壽、有智慧的生物,並維持着複雜、多代的母系社會;對古代長毛象的研究顯示,牠們也擁有這些社會特徵。就動物權益而言,倫敦經濟學院的哲學家Heather Browning提醒,不論「長毛象」可能對凍原帶來什麼好處,也需要權衡牠們在被科學家創造時可能會經歷的痛苦:「如果牠們像大象一樣有非常強烈、可以持續很久的的母嬰關係,『長毛象』就會沒有母親。製造出一、兩隻之後,誰來確保牠們得到照顧?」
其次是要考慮對當地現有生態的影響,除了科學上對當地現存生態會否構成意外後果,還要考慮對當地人的影響。Colossal和Zimov現時有非正式協議,更新世公園可以容納Colossal未來部份長毛象。目前它僅覆蓋約20平方公里土地,最終計劃擴展至144平方公里。惟亞洲象或長毛象的遷移範圍可以很廣,例如最近一項以1.7萬年前長毛象象牙的研究發現,牠二十八年生命裏的足迹遍及現時美國阿拉斯加州大部份地區。換言之,計劃若要實現,很可能不是更新世公園所能容納。對於遍居於北極地區共約18萬名因紐特(Inuit)原住民又會有什麼影響?加拿大英屬哥倫比亞大學歷史學家Daniel Heath Justice提醒,生物科技或許有助保育,但「不能夠只由非原住民觀點的人領導」。
也有學者質疑,資金花在這些成果不明確的研究,是否有效運用保育資源。澳洲阿德萊德大學演化生物學家Jeremy Austin批評,「復活」物種「是荒謬的浪費」:「所花費金錢和資源,可以用來拯救……可能數十種正在瀕臨滅絕的物種。」加拿大卡爾頓大學(Carleton University)環境科學研究所助理教授Joseph Bennett的研究發現,相同的金錢花在傳統保育工作上,相比花在去滅絕上,可多拯救八倍物種。
當然,保育資源不必然是零和遊戲。澳洲迪肯大學野生動物生態學家Euan Ritchie說,更重要的是「復活」物種需要以保護現有生態為前提:「如果有可能讓最近滅絕的物種復活,並在相應生態中更好地照顧牠們,我認為這是值得做的事。但如果我們的行為還是照舊,就不值得。」
成敗不是重點
若從商業而言,製造「長毛象」沒有多少商機。Lamm也承認這一點,而且投資者都沒有預期在現階段可以賺錢。不過他比喻,就如「阿波羅」登月任務最終在研發過程上造就了多種日後能商業化和民用的技術,製造「長毛象」的過程也會推進基因工程和生殖科技的成熟和未來商機:「我們希望和有信心,過程中能夠產生科技,讓我們得以建立獨立的業務。」
Colossal投資者之一、曾自費到太空旅遊的電玩創業家Richard Garriott所看到的是,在未來應用合成生物技術為特定用途重新設計生物的潛力:「證明『去滅絕」技術可行只是一個開端,相同的技術將能夠解決大量人類問題。合成生物學將使我們能夠創造新的生命形式,解決諸如清理石油和塑膠,以至碳封存等問題;解決組織排斥和人造子宮難題,將有助改善和延長人類生命。」
同一道理,在環保和保育上,即使製造「長毛象」改變北區生態和應對暖化的效果成疑,但科學家也沒有認為這項計劃毫無價值。加州大學聖克魯茲分校(UCSC)古遺傳學家Beth Shapiro寄望,計劃能夠帶來科技進展,幫助瀕危但未絕種的動物。例如,她說利用Colossal的基因技術,可以為一些受到疾病威脅的物種引入抵抗病原體的基因;或者在其他物種引入基因,令牠們更能抵受氣候變化帶來的高溫和乾旱。
Dalén也認同:「我認為有好的理由嘗試動手做細胞系和基因編輯的工作,可以出現很多技術進展,增加對基因編輯的知識,對於當今瀕危物種可能非常有用。」Ritchie亦表示:「試圖復活這些已滅絕的物種,確實可以給我們提供更多有關物種遺傳學的資訊。」
若從去滅絕的動機而言,或許「長毛象」計劃的成敗也同樣不是最重要。美國Weis地球科學博物館館長及古脊椎動物學家Joseph Frederickson認為,其博物館的贊助者之所以一再就着去滅絕技術提出疑問,其中一個原因是:「我認為人類有少許內疚,知道滅絕幾乎是由人類促成。這可能是一種減輕這種心理負擔的方法。」
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