克隆雪貂如何启发了濒危物种 DNA 库

伊丽莎白·安刚刚成为三胞胎——在她三岁的时候。

这只 黑足雪貂（Mustela nigripes）——美国第一个 濒危物种 成功克隆——去年年底，它的 基因相同的幼妹安东尼娅和诺琳 加入了它的行列，美国鱼类和野生动物管理局 (FWS) 周三宣布。这三只雪貂都来自同一个冷冻保存的细胞系，该细胞系取自 20 世纪 80 年代生活在怀俄明州的一只名叫薇拉的雪貂。

Revive & Restore 组织的去灭绝工作负责人本·诺瓦克说，随着气候变化、栖息地丧失和食物供应减少，越来越多的濒危物种“崩溃到边缘”，像这样的成功克隆是一个真正的游戏规则改变者。Revive & Restore 是一个非营利组织，它 将生物技术应用于保护。

支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。

诺瓦克的组织与 ViaGen Pets & Equine 和圣地亚哥动物园野生动物联盟合作，目前正与 FWS 合作开展一个大型项目，以冷冻储存美国每一种濒危物种的组织，“以防万一”，FWS 副助理区域主任 塞思·威利 说，他负责该项目试点阶段。“这是针对未来野生生物多样性丧失的一项保险政策。”

这一切都始于 1981 年，当时怀俄明州的科学家发现并捕获了 18 只黑足雪貂——这个物种曾被认为已经灭绝。其中一些动物在圈养条件下繁殖，它们的后代被放归野外，以试图维持该物种的延续。但是，科学家们担心未来 脆弱种群中缺乏遗传多样性，因此冷冻了薇拉和一只雄性雪貂的细胞，这两只雪貂都没有自然繁殖。研究人员希望储存这种遗传物质，以备将来可能用于丰富基因库；他们相信克隆在未来将成为一种切实可行的现实。

既然如此，FWS 生物库项目旨在最终收集美国数百种濒危动物物种中至少一雄一雌的组织样本。它将创建一个类似 斯瓦尔巴全球种子库 的遗传图书馆。斯瓦尔巴项目自 2008 年以来一直在收集来自世界各地的种子，以保护和储存它们——在挪威北极群岛的一个安全设施中——以防它们在未来食物供应中需要。尽管超过 1600 种美国动植物 被列为濒危或受威胁物种，但 冷冻保存的物种不到 14%。新项目预计将提供一个更加系统化的生物库管道。

由于当今许多濒危物种已经严重缺乏遗传多样性，因此现在通过组织收集来保存它们的基因可能 防止未来灭绝。除了黑足雪貂之外，几乎没有其他物种可以通过克隆来恢复今天宝贵的遗传多样性。红狼、怀俄明蟾蜍 和 哥伦比亚盆地侏儒兔 的已知种群都源于为保护性繁殖而捕获的少数个体，诺瓦克说。“人们拯救了它们……[但是] 在某个地方的冰箱里没有单个细胞系甚至组织样本。他们没有收集它们。他们没有储存它们，”他说。“据我所知，目前还没有任何物种可以像伊丽莎白·安一样，作为任何其他濒危物种的新鲜遗传物质来源。” 尽管对于那些已经陷入瓶颈的种群来说，生物库可能为时已晚，但该项目还有其他物种，例如北方长耳蝙蝠和佩纳斯科小花鼠。

来自全国各地的野外生物学家在 2023 年 10 月 公开宣布 试点项目大约六个月前开始收集样本。这些样本保存在 Revive & Restore 提供的冷冻试剂盒中。组织是小心获取的，通常是从动物的耳朵上获取，使用一种看起来像纸张打孔器的工具；诺瓦克说这不会伤害动物。“与濒危物种合作的生物学家都受过高等教育，我们有严格的许可制度，以确保动物不会面临不必要的捕获或压力，”威利说。

科学家将使用这些样本生成细胞系，这些细胞系将产生数百万个细胞。这些细胞可以冷冻保存，以便未来的科学家可以使用数十万个细胞进行工作。“几十年后的未来恢复工作将有额外的遗传拯救机会，否则这些机会将不存在，”威利说。遗传信息也将被测序，供今天从事圈养繁殖、气候适应能力和其他保护方面的科学家使用。

到目前为止，已收集了 13 种濒危物种的组织，包括来自 新墨西哥草地跳鼠、佩纳斯科小花鼠、德克萨斯袋鼠鼠、墨西哥狼、索诺兰叉角羚 和 格雷厄姆山红松鼠。试点阶段的目标是总共 25 个物种。这些样本储存在科罗拉多州柯林斯堡的美国农业部冷冻设施中，温度为 -256 华氏度。

并非所有类型的动物目前都可以克隆，因为克隆技术依赖于代孕和活产。“对于鸟类来说，产下硬壳蛋使得克隆和 [体外受精] 等技术几乎不可能实现，”诺瓦克说。爬行动物也有类似的局限性。“但是如果我们有细胞，也许在未来几十年里，我们将能够做一些让所有人震惊的事情，”他说。Revive & Restore 正在研究一种称为种系转移的方法，该方法可能用于鸟卵。在这个过程中，从发育中的鸟类胚胎中分离出称为原始生殖细胞的干细胞，并在培养皿中培养。通过蛋壳上的一个小窗口，将细胞转移到另一个处于早期胚胎阶段的胚胎中；细胞直接注入其血液中，在那里循环到发育中的睾丸或卵巢并变成精子或卵子。当这个胚胎成为成年个体时，它使用这些捐赠的细胞进行繁殖，使其成为代孕父母。

参与生物库项目的人希望将该项目扩展到试点阶段之外。诺瓦克说，这是一项相对便宜的 undertaking，他希望美国内政部提供 150 万美元的资金。

萨曼莎·怀斯利是一位种群遗传学家，她没有参与生物库项目，但她是 Revive & Restore 和 FWS 共同创立的黑足雪貂基因组学工作组的成员，她说美国也应该帮助发展中国家启动类似的项目，以确保保护公平。她还指出，需要保护剩余的关键栖息地。“如果物种没有栖息地可以返回，这将无法拯救物种，”怀斯利说，她指导 鹿科动物健康研究倡议，这是一个由州政府资助的鹿场行业与佛罗里达大学之间的联络机构。否则，“这只是培养皿中的动物园，我认为那不是保护。”

威利还强调，生物库不是万灵药——而只是恢复工具箱中的一件物品。“有些人认为，如果冰箱里有[物种]，就不需要在野外拥有它们，”他说。“那是不对的……我们不能失去我们在野外拥有的东西。但是，如果我们失去了，那么拥有一份保险政策是件好事。”

怀斯利同意生物库是“难题中必不可少的一部分”。“如果我们现在不做，”她说，“我们以后就做不了了。”

编者注（24 年 4 月 24 日）：本文在发布后进行了编辑，以更正生物库项目关注的其他物种的描述，并澄清参与该工作的一些组织。