環境與生態

基因復原,拯救瀕危物種

為了拯救黑腳貂,美國科學家計畫把標本中的DNA重新導入黑腳貂族群,增加基因多樣性。

撰文/比艾羅(David Biello)
翻譯/張亦葳
2016-09

環境與生態

基因復原,拯救瀕危物種

為了拯救黑腳貂,美國科學家計畫把標本中的DNA重新導入黑腳貂族群,增加基因多樣性。

撰文/比艾羅(David Biello)
翻譯/張亦葳
2016-09


1987年,全球倖存的黑腳貂只剩下18隻,幸好後來靠著人工飼養和密集管理,現在的黑腳貂數量增加到幾百隻。不過,就像搶救其他瀕臨滅絕的物種一樣,近親交配的結果使得所有的黑腳貂個體基本上都具有親緣關係,因此容易患有遺傳疾病,也容易受到潛在病原體或環境變化影響,而導致整個族群滅亡。為了增加黑腳貂的基因變異和長久存活的可能性,美國魚類及野生動物管理局(FWS)正在考慮採用非常手段:把現存黑腳貂族群中所沒有、但仍保存於動物園和博物館標本的某些DNA,重新導入現存族群。這方法聽起來或許比讓猛獁象復活還實際些,但要重現已隨生物體死亡而消失的基因,也並非容易的事。


實際上,這項黑腳貂基因的重現計畫還有其他難以突破的困境。FWS約莫30年前在美國大草原救回的那18隻黑腳貂,當中只有七隻有留下後代。FWS國家黑腳貂保育中心的發言人佛瑞塞(Kimberly Fraser)說:「後來的每隻黑腳貂都是從那七隻繁殖而來。想想看,如果世上只留下七個人,人類會變成什麼樣子?」


去年,長今基金會「基因重現及復原計畫」(Revive & Restore)資助一群遺傳學家進行了四隻黑腳貂的基因組定序工作,包括兩隻活體黑腳貂,以及1980年代死亡、目前存放在聖地牙哥動物園「冷凍動物園」的公貂和母貂DNA。比對結果顯示,冷凍樣本中的DNA仍具有基因多樣性,或許可透過複製或CRISPR基因剪輯技術等方式再導入現存族群。目前科學家嘗試透過上述方式讓滅絕物種例如旅鴿復活,理論上也能用同樣方式創造出複製貂,然後再與現存的黑腳貂繁殖後代。科學家也可稍加調整複製貂的基因組並植入可製造抗體的DNA序列,以對抗兩種常見的傳染病:腺鼠疫和犬瘟熱,或進一步把造成黑腳貂易感染這些疾病的基因剔除。基因重現及復原計畫執行長費蘭(Ryan Phelan)說:「再多兩個基因庫來源?那就很多了。」


在此計畫中,黑腳貂擁有一些優勢:繁殖快,而且近親數量多,能做為初期複製研究的代表物種。但可想而知,這種基因修補工作會面臨一些挑戰,例如經費是否充足、涉及瀕臨滅絕物種的基因計畫是否合法等。接下來還得克服科學上的障礙,包括創造出的複製生物能否正常存活,以及可能花上大量時間決定要增加或剔除哪些基因。基因重現及復原研究團隊希望今年能在聖地牙哥動物學會的協助下取得資金和研究人力,開始利用培養的細胞進行初步基因剪輯工作。


假如基因救援計畫能成功讓黑腳貂大量繁殖,保育學家嘗試拯救的其他動植物或許也能如法炮製,例如因感染壺菌而瀕臨滅絕的兩生類,以及因近親繁殖而遭某種接觸傳染性顏面惡性腫瘤摧毀的袋獾族群。事實上,已有科學家試圖以類似的基因復原法來拯救北非白犀牛,這個亞種目前只剩下三隻;他們將使用死去公犀牛的冷凍精液以及「人工配子」(以幹細胞製成的生殖細胞,內含已復原的基因變異)。負責執行該計畫的跨國研究團隊最近已把計畫內容詳細刊載於線上版《動物園生物學》,當中寫道:「一般認為,北非白犀牛即將從這世界上消失,除非透過一些非常手段,才能讓牠們免於滅絕。」


這類案例都會有道德考量。例如,反對復原物種的主要論點在於,錢不該浪費在猛獁象身上,應該拿去救還活著的大象,用有限的經費來保護棲地或建造防止盜獵的設施才對。然而黑腳貂研究計畫顯示,這些基因技術能應用於實際的保育工作,挽救瀕臨滅絕的現存物種。如同費蘭所說:「問題在於,身為保育人員的我們是用什麼角度在幫助那些原本具有演化適應性但生存機會遭剝奪的族群?如果做些改變,牠們就可以繼續存活呢?」


FWS的遠程目標是讓野生黑腳貂的數量增加到3000隻、分散於30個不同族群,並且最終協助貂群回到人們當初發現牠們的地方:美國懷俄明州的米蒂齊(Meeteetse)。但是,如果不運用基因復原法,近親繁殖的黑腳貂族群將會持續衰退,甚至滅絕。佛瑞塞表示:「我不知道這類有諸多遺傳限制的人工飼養計畫能否持續100年之久。希望在我有生之年能夠看到基因復原真的發生。」