只须3000万美元就能令尼安德特人复生?

采用基因重组,令尼安德特人重生

哈佛医学院的乔治·切奇经常语出惊人,但他也是一位不达目的誓不罢休的天才遗传学家。

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乔治·切奇哈佛医学院遗传学家

所以,当2009年,他宣称只要花费3000万美元就能令尼安德特人复活时,他的同事们并不认为他在开玩笑。

但两年过去了,这项宏愿仍未付诸实施,主要是遇到了一些伦理上的问题。因为从技术角度说,很多人都认为要让现代人的这一表亲活生生地站立在我们面前,这并不是多么难办的事情。这要归功于生物技术的进步(乔治·切奇为此作出了很多贡献),归功于我们对古基因组日益深入的认识。

当然,对于这一计划,并没有精心冰冻贮存的细胞可资利用,只有一些近期发现的保存状态尚佳的骸骨。

2010年,德国马普研究所的斯万特·帕博(Svante Pääbo)的团队经过四年努力,利用这些骸骨完成了尼安德特人70%的基因测序!这样的成就在10年前还是不可想象的,它给我们带来了很多启示。

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帕博团队

首先是尼安德特人与我们的相似性(这两个物种基因库之间的一致性超过99.7%)以及将它们与我们联系在一起的DNA交换。但更重要的是,来自尼安德特人基因组的这段原始编码,为乔治·切奇提供了首选的材料。它就像是一把钥匙,无须多加修饰,就可能打开一扇通往另一种人类的大门……

在切奇看来,根本没有必要去凭空编制尼安德特人那无比冗长的DNA分子。就像现代智人的DNA分子一样,它也是由30多亿对碱基组成的。“只要”以现代智人(其基因测序工作已进行了十多年)的DNA分子为基础,把两者遗传文本间数百万碱基对的差异整合进去就行了。

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2010年,科学家完成了尼安德特人70的基因测序。

以智人的DNA分子为出发点进行修改,使其近似于尼安德特人的DNA分子,要实现这一构想,有两种方法值得考虑。

第一种,取智人的DNA,将其切分为数万个碎片,植入到一些细菌中:这些细菌是生物技术经常使用的奇妙的小型细胞工厂,但它们的体型很小,所以无法承载太长的分子。

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从3万多年前的尼安德特人遗骸中提取400毫克骨质,从中获取DNA。

利用这些细菌在智人的DNA碎片中引发变异,将它们转化成尼安德特人的版本。随后,回收所有这些经过转变的碎片,检验后重新组装出最接近尼安德特人的DNA……

如果能够成功,那将是生物技术领域一项巨大的成就!然而,即便现有技术效率提高后可能实现这样一种基因重组,但仍有专家指出,光有DNA序列是不够的。这一点,只要想一想我们染色体的情况就不难理解。

为了组成染色体,长长的DNA链必须反复折叠,才得以容身于我们的细胞之中,才得以为这些细胞正确使用。而DNA链的折叠是受到不同物种各自独特的细胞机制支配的,具有高度策略性,它决定着DNA中哪些段落不该发生作用须隐藏,哪些段落不可忽略须格外突出。

合成差异

在调节遗传分子的正确表达方面,细胞同样也发挥着至关重要的作用。而凭空构建的DNA序列本身是无法获得这些基础信息的:这就好比我们拿到了一本安装各类家用电器的指导手册,但里面的文字却错乱无序,既没有标点,也不分章节。

由此,有人提出了第二种方案,希望部分解决这些问题。它依赖的“多重自动基因组改造”技术(Multiplex automated genome engineering,缩写为MAGE)正是由乔治·切奇的实验室所研发,其指导思想是对智人活细胞内的基因组进行活体改造!

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Multiplex automated genome engineering

为此,必须制造出尼安德特人基因组中与现代智人不同的那些微小片段——现有的“DNA合成器”对此驾轻就熟。随后,将这些微小的DNA片段引入到我们想要改造其遗传信息的细胞之中。DNA本身具备的某些属性会促使相似的片段自动聚集在一起,并混合各自携带的信息。

当它们完全相同,这种做法不会造成任何后果,但如若它们承载的信息存在细微的差别,那么这些差别就可能相互传递。通过这种方式,人造DNA片段上搭载的“修正”信息即可整合到目标细胞原有的DNA分子中。

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对骨质进行测序和分析

如今,在分子生物学研究中,人们已经使用这项技术对苍蝇或老鼠进行了数百项基因改造。而要想实现从现代智人到尼安德特人的转换,则可能需要进行多达百万项基因改造!

孕育尼安德特人?

经改造的细胞可用来制造一个胚胎,随后植入母体进行孕育。但还是有一些挥之不去的疑问。

“那种‘有了基因组,就能重新创造出一个物种’的想法未免过于天真。”里昂大学的弗朗索瓦·博讷东指出,“我们当然可以对两种基因组进行比较,但这近乎一项抽象工作。因为基因组不过是一个分子——诚然,它是生命体的分子,但它并非生命体本身。要使其承载的信息得到正确的解读,必须要有合适的细胞……

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然而,就目前情况而言,我们所需要的古细胞根本不存在。”确实如此,即便现代智人与尼安德特人基因组之间的绝大多数差异都能得到“修正”,但细胞本身依然是现代智人的。也就是说,它会以“现代智人的方式”与“尼安德特化”的DNA发生作用。

谁也说不清这样一种“混搭”会结出什么样的果子。“只能是一个杂种,既不完全是现代智人,也不完全是尼安德特人。”弗朗索瓦·博讷东如是认为。

乔治·切奇则认为,渡过了胚胎发育最初阶段后,尼安德特基因很有可能在其所处的现代智人细胞中取得优势。未来十有八九会有研究机构尝试开展这项实验——可能正是在现代智人与尼安德特人之间,也可能是其他不令我们那么敏感的生物体之间。

到了那时,我们该用什么词汇来指称这种生物呢?

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因为在胚胎发育阶段,是很难对其“尼安德特性质”作出评判的……切奇承认,由于其生存环境和文化早已消失,所以还是称“新尼安德特人”比较合适。但生存环境和文化作为个体和种群身分认同的两大关键要素,就不是生物学或生物技术所能决定的了。

撰文 Émilie Rauscher

Lise Barnéoud

编译 葛长义 全志钢

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